IV. Дрозофиланың және кактустың өзара қарым-қатынасы

Насекодар мен өсімдіктердің өзара бейімделуі туралы ерекше қызық құбылыстарды Кирхер мен Хид (Kircher, Heed, 1970) Америка Құрама Штаттарының батысындағы Соноран шөлейтінде анықталғандығын жазды. Олар дрозофиланың төрт түрінің төрт түрлі кактустың шіріген бөлігімен қоректенетіндігін байқады. Осы дрозофилалардың және кактустардың арасындағы өзара байланыс тұрақты деп айтуға болады, себебі әр түрлі кактустан әр түрлі шіркей дернәсілдері дамитындығы дәлелденді (4.2. кесте). Дрозофила шыбынының әр түрі кактустың белгілі бір түрімен ғана қоректенеді; ерекше жағдайлар, яғни ауытқулар мүлдем байқалмайды.

4.2 кесте. Соноран шөлейтіндегі әртүрлі кактустардың шіріген сабақтарынан табылған дрозофилалардың түрлері

Кактустар	Кактустың белгілі бір түрінен табылған Drosophila	Өсімдік-қожайын ара-қатынасы
Лофоцереус (Lophocereus schottii)	D. pachea	862 : 1
Карнегия гигантская (Carnegiea gigantea)	D. nigrospiracula2	6803 : 1
Лемероцерус Турберга (Lemairocereus thurberi)	D. mojavensis	28 : 1
Ратбуния (Rathbunia alamosensis)	D. arisonensis	23 : 1

Өзара әрекеттесудің екі типі болады және мұнда тағам құрамында қабылданатын екіншілік айналымның заттары (екінші реттік қосылыстар), яғни аттрактанттар және репелленттер болады (бұл терминдердің мағынасын 5 тарауда 4.7. суреттен қарау керек).

4.7 сурет Дрозофила мен лофоцереус кактусы арасындағы әрекеттесу

Л офоцереус кактусы Скоттенол Drosophila pachea

(0.13%) (қоректенеді)

Стеройдты аттрактант

L ophocereus Лофоцереин Дрозофилалардың

schottii (0,18%) басқа түрлері

Репеллент (қоректенбей ді)

Алколоид

Тағамдық аттрактант барлық какутустарда бірдей және стерол түрінде болады, оны насекомдар түлеу гормоны синтезінің негізі ретінде пайдаланады. Насекомдар стероидты ядроны de novo синтездей алмайтындықтан олар бастапқы материал ретінде стероидтарды өсімдіктерден алады, демек бұл олардың өсімдіктерге толық тәуелді екенін көрсетеді. Әдетте бастапқы материал ретінде ситостерол болады (4.8 cурет), ал олардың ішінде ең көп таралғаны – тканьдердің стеролы. Насекомдарда ол түрлі құрылымдық өзгерістерге ұшырайды, соның нәтижесінде α-экдизон түзіледі. Бұл өзгерістер үш реакцияның көмегімен жүзеге асады:

1. Қос байланыстың 5 түрінен 7 түріне ауысуы;

2. 24-этилді топтың жойылуы (осы топ арқылы барлық өсімдік стеролдары мен жануарлар стеролдары бір-бірінен ерекшеленеді)

3. Түрлі тотығу реакцияларының нәтижесінде молекулаға 3 гидроксильді және 1 кето тобы қосылады.

Көптеген бунақденелілер осы реакцияларды жүзеге асыра алатын болса, кактустармен қоректенетін дрозофилалардың түрлері бірінші реакция, яғни қос 5 байланысты ауыстыра алмайды екен.

4,8 сурет Ситостерол мен скоттенолдан түлеу гормондарының синтезделу жолдары

Демек лофоцереус кактустарында ситостерол емес скоттенол көбірек болады. Скоттенол ситостерол екеуі құрылымы жағынан ұқсас, бірақ скоттенолдың екінші көміртектік сақинасында қос байланыс бар. Скоттенолды жеудің нәтижесінде дрозофилалар биосинтез сатыларын жеткіліксіз көлемде өтеді, соған орай түлеу гормонын синтездейтін ферменттердің саны азаяды. Бұл артықшылық оларды бастапқы шикізатпен қамтамасыз ететін өсімдік-қожайынға тәуелді етеді. Лабораториялық жағдайда қорекпен бірге ситостеролды қабылдаған личинкалардың экдизон түзуге қабілеті болмаған, демек олар ересек шыбындарға айнала алмаған.

Бұл қоректік синдромға қатысатын өсімдік тектес заттардың (растительные вещества) екінші классы - алкалоидтар. Олар белгілі бір кактустың түрімен арнайы байланыспаған дрозофилаларға қоректік детерренттер сияқты әсер етеді. Лофоцереус кактусында лофоцереин мөлшері 0,18 % құрайды; онда тағы басқа алкалоид түрлері бар, ол- пилоцереин (0.6%); бұны лофоцереиннің тримері деп те қарастыруға болады (4.9 cурет)

4,9 сурет Кактустардың алколоидтары А.Лофоцереин Б. Карнегеин

Бұл екі алкалоид Drosophila-лардың басқа түрлеріне репелленттер сияқты әсер етеді. Лаборатория жағдайында қоректендіру барысында токсикалық әсерін бақылауға болады, дегенмен D.pachea түріне ол әсер етпейді. Карнегия кактусында өзге алкалоид түрі бар, ол- корнегеин. Корнегеин D.pachea түріне репелленттік әсер етеді, бірақ D.nigrospiracula түріне әсер етпейді.

Бұл жерде біздің байқап отырғанымыз өсімдіктер мен насекомдардың (дрозофила) коэволюциясы бір немесе екі қожайын өсімдікке тәуелділікті жоғарылатты. Тіпті бір өсімдікті өзімен туыстас екінші өсімдікпен алмастыру қауіпті, себебі ондағы алкалоидтың белгісіз түрі насекомдарды өлімге әкелуі мүмкін. Қожайын өсімдіктің жойылуы нәтижесінде дрозофилаларға қауіп-қатер туатын еді, демек олар байланыстың 5 түрінен 7 түріне өзгерулерін жүзеге асыруларына тура келеді.

Өсімдіктердің екінші реттік алмасуы стеролдар мен алкалоидтардың синтезін жүзеге асырады, бұл басқа насекомдардың өсімдікпен қоректенуін тежейді. Дрозофилалар кактус сабағының өлген бөліктерімен қоректенеді, бұл қоректенудің ешбір зияны жоқ, тіпті өсімдіктерге пайдалы болады.