Wie wehrt man Angreifer ab, wenn man eine Pflanze ist? Eine Möglichkeit besteht darin, eine dickere Rüstung zu bauen. Das veranlasst den Angreifer, bessere Methoden zu entwickeln, um in Ihre Haut einzudringen, und das können Sie mit frischem, jungem Material nicht vernünftig tun. Vielleicht könnten Sie Toxine entwickeln, um Pflanzenfresser abzuwehren, aber dann würden Pflanzenfresser Toleranz entwickeln. Sie würden also schwierigere Toxine benötigen, was die Auswahl an Angreifern für Eingeweide erhöht, die die Gifte entwaffnen können. Sie haben eine Pflanze, die mehr Zeit und Energie in die Synthese schwer zu bekämpfender Chemikalien investiert, und Pflanzenfresser, die spezialisiertere Verdauungssysteme entwickeln, um diese Abwehrkräfte zu entwaffnen. Wo endet es?
Die Familie der Hundsgiftgewächse (Apocynaceae) produziert einige Gifte, darunter Pyrrolizidinalkaloide (PAs). Sie sind keine einfach herzustellenden Chemikalien und können sogar für Menschen gefährlich sein. Für uns können PAs im Laufe der Jahre zu Leberkrebs führen, also stellen Sie sich vor, was es mit einer winzigen Raupe tun könnte, die nur von einer Pflanze lebt. Es stellt sich jedoch heraus, dass einige Raupen diese Pflanze problemlos vertragen. Spezialisierung hat ihnen die Fähigkeit gegeben, das Toxin zu überleben. Schlimmer noch, die Danainae, Wolfsmilch- und Clearwing-Schmetterlinge suchen diese Pflanze tatsächlich auf.
Für diese Schmetterlinge hat das Wettrüsten dazu geführt, dass sie gelernt haben, die Toxine zu ihrem eigenen Vorteil zu nutzen. Das Aufladen von PAs macht sie für Raubtiere giftig, sodass die Pflanzen nicht nur die Raupen nicht bekämpfen, sondern tatsächlich dabei helfen, ihre Angreifer zu verteidigen. Einige Schmetterlinge verwenden PAs sogar bei der Balz, um Weibchen anzulocken und mehr Raupen zu schaffen. Das Ergebnis ist, dass einige Pflanzen einen enormen Aufwand betreiben, um ihr Leben zu verschlechtern. Das scheint keine gute Idee zu sein.
Tatyana Livshultz und Kollegen haben dieses Problem untersucht. Sie haben untersucht, ob Pflanzen einen Selektionsdruck haben deeskalieren ihre Abwehrkräfte und verlieren die Fähigkeit, diese Verbindungen herzustellen.
Was sie suchten, war der Nachweis eines Enzyms, der Homospermidin-Synthase (HSS), das zur Herstellung von PAs verwendet wird. Was sie fanden, waren hss Orthologe, DNA-Sequenzen, die sich aus einem gemeinsamen Vorfahren in verschiedenen Apocynaceae-Arten entwickelt haben. Nicht alle dieser Arten konnten PAs erzeugen. Die Untersuchung der Apocynaceae zeigt, dass sie sich nur einmal entwickelt hat. Das bedeutet, dass ein Blick zurück, um zu sehen, was der letzte mögliche gemeinsame Vorfahre war, ein Mindestalter für das Gen ergibt.
Dabei fanden sie nur Hinweise auf einen Ursprung für hss, Livshultz und Kollegen haben Beweise dafür gefunden, dass Nachkommen unabhängig voneinander mehrmals PAs verloren haben. Diese Ereignisse stehen im Einklang mit der Deeskalationshypothese.
Eines der Probleme bei der Deeskalation besteht darin, dass der Grund für eine von Pflanzen entwickelte PA-Synthese wahrscheinlich immer noch vorhanden ist. Der Verlust von PAs verringert nicht nur die Anziehungskraft auf Danainae-Schmetterlinge, sondern beseitigt auch die Abschreckung für allgemeine Pflanzenfresser. Livshultz und Kollegen fragen in einem Abschnitt ihrer Arbeit, warum so viele der von ihnen untersuchten Pflanzen Cardenolide und keine PAs enthielten. Es wäre interessant, die Ökosysteme, in denen Apocynaceae ihre PAs verloren haben, genau zu untersuchen und zu sehen, ob dies darauf zurückzuführen ist, dass die Synthese und der Befall mit Raupen die Pflanze mehr kosten als weniger wirksame Abwehrmaßnahmen bei einer größeren Anzahl von Pflanzenfressern.
Mehr und größere Waffen scheinen eine offensichtliche Wahl für die Verteidigung zu sein. Die Apocynaceae scheinen jedoch in der Lage zu sein, sich an veränderte Situationen anzupassen und den effektivsten Ansatz zur Schadensminderung zu wählen, anstatt einfach die aktuellen Taktiken zu verstärken und zu hoffen, dass das nächste Mal anders sein wird.
