Эд Йонг – Вселенная внутри нас. Как микробы обогащают наш взгляд на жизнь (страница 44)

Креозотовый куст – одно из самых распространенных растений в пустынях Юго-Запада США. Он достиг успеха благодаря своей устойчивости к засухе, старению и челюстям животных. Его листья покрыты смолой, в которой содержатся сотни химических веществ, вместе составляющих до четверти сухой массы кустарника. Эта смесь источает резкий запоминающийся запах, который особенно чувствуется, когда листья мокнут под дождем. Говорят, что креозот пахнет дождем, но на самом деле скорее дождь пахнет креозотом. Как бы там ни было, запах смолы не вреден, зато при попадании внутрь она вредит печени и почкам. Лабораторная крыса, поев листьев креозотового куста, умирает. А вот с пустынным хомяком ничего не происходит. Он еще съест. И еще. В пустыне Мохаве грызунам так нравятся эти листья, что зимой и весной они в основном ими и питаются. Каждый день они съедают столько смолы, что любой другой грызун уже давно бы склеил лапки. Как им это удается?

У животных существует множество способов обойти ядовитую защиту растений, но у каждого способа есть своя цена. Можно есть лишь наименее ядовитые части, но чем животное привередливее, тем меньше у него возможностей. Можно употреблять в пищу нейтрализующие вещества, например глину, но для поиска противоядия нужны усилия и время. Можно самим создавать обезвреживающие ферменты, но на это требуется энергия. Бактерии предлагают альтернативное решение. Они – мастера биохимии, способные расщепить что угодно, от тяжелых металлов до неочищенной нефти. Яды растительного происхождения? Да запросто! Еще в 1970 году ученые выдвинули предположение, что микробы в пищеварительном тракте обезвреживают все яды в пище еще до того, как они попадут в кишечник[301]. Благодаря тому, что микробы обезоруживают пищу заранее, животным не приходится думать о противоядиях. Эколог Кевин Коль предположил, что своей стойкостью пустынный хомяк обязан именно бактериям, а проверить эту теорию ему помогли несколько тысячелетий климатических изменений.

Примерно 17 тысяч лет назад на юге современных США начало теплеть, и вскоре из Южной Америки туда переселился креозотовый куст. Он уютно устроился в теплой пустыне Мохаве, где его и обнаружили пустынные хомяки. Однако до пустыни Большого Бассейна к северу от Мохаве он так и не добрался – там холоднее. Там пустынные хомяки креозотовый куст в глаза не видели и питались в основном можжевельником. Если догадка Коля была верна, в кишечнике опытных пустынных хомяков Мохаве должно было быть достаточно бактерий, обезвреживающих яд, которых не было у неподготовленных грызунов Большого Бассейна. Коль поймал в каждой пустыне по несколько особей – и все подтвердилось. Столкнувшись с токсинами креозотовой смолы, кишечные бактерии неподготовленных особей понятия не имели, что делать, а вот микробы опытных хомяков переключались на гены, расщепляющие токсины, и быстренько с ними расправлялись. Чтобы окончательно доказать, что опытные особи обязаны своим мастерством микробам, Коль добавил в их корм антибиотики. Хомяки все так же спокойно ели обычный лабораторный корм, а вот креозотовые листья причиняли им боль. Без кишечных микробов они реагировали на креозотовую смолу даже хуже, чем их собратья из Большого Бассейна, ни разу не пробовавшие ее в природных условиях. Хомяки начали усиленно терять вес, так что Коль был вынужден закончить эксперимент досрочно. Всего за пару недель он изменил направление 17 тысяч лет эволюции и превратил профессиональных поедателей креозотовых кустов в полных дилетантов[302].

И наоборот тоже. Он собрал помет опытных хомяков, превратил его в кашицу в блендере и скормил неподготовленным грызунам, чтобы обезвреживающие микробы поселились у них в кишечнике. И вот эти особи начали спокойно уплетать креозотовые листья. Их новоявленные способности особенно отразились на моче: из-за токсинов в креозотовой смоле она темнеет, а прежде неопытные хомяки теперь расщепляли токсины в таких количествах, что мочились золотистой, чистой жидкостью. За несколько обедов они набрались опыта, который их собратья накапливали многие тысячи лет.

Видимо, когда креозотовые кусты впервые появились в Мохаве, произошло что-то подобное. Пустынный хомяк наткнулся на незнакомый ему кустик и решил попробовать. Фу, гадость какая! Впрочем, зимой еды и так мало, так что выбирать не приходится. Ну, тогда еще кусочек. С каждым куском в организм хомяка попадали микробы, обитающие на креозотовых листьях, – возможно, они уже тогда умели расщеплять токсины смолы. Съев этих микробов, хомяк и сам стал лучше подготовленным. Потом он убегает и справляет нужду, оставляя после себя шарик помета, наполненный бактериями. Этот шарик находит и съедает другой хомяк – так суперсила распространяется. В конце концов способность есть листья растения появляется у всех хомяков, и скоро она распространится по всей пустыне. Возможно, именно своей готовности принимать новых микробов эти грызуны обязаны своим успехом и неприхотливостью[303].

И таких примеров много – микробы нередко дают хозяевам возможность употреблять в пищу что-то потенциально смертельное[304]. Лишайники – всем известные иконы симбиоза – полны ядовитой усниновой кислоты. А северные олени, что питаются в основном лишайниками, умеют расщеплять ее так, что в экскрементах от нее и следа почти не остается. По-видимому, и здесь дело в кишечных микробах. Многие растительноядные млекопитающие, от коал до хомяков, являются переносчиками микробов, расщепляющих танины – горькие соединения, придающие вяжущий вкус красному вину, но вредящие печени и почкам. Кишечные микробы кофейного жучка Hypothenemus hampei умеют расщеплять кофеин – вещество, позволяющее кофеманам проснуться и отравляющее любого вредителя, желающего полакомиться кофейными зернами. Любого, кроме кофейного жучка. Благодаря расщепляющим кофеин бактериям он стал единственным в мире животным, способным питаться лишь кофейными зернами, и одной из главных угроз мировой индустрии кофе.

Обезвреживание наряду с перевариванием, выживание не только благодаря пище, но и вопреки ей – травоядным без таких приемов не прожить. Совместив способности микробов и собственные пищевые стратегии, растительноядные получили возможность питаться любой зеленью, что найдут. Растениям приходится все это терпеть, но они вроде бы справляются. Креозотовые кусты, будучи основной пищей пустынных хомяков, остаются главным растением пустыни Мохаве. Сколько бы северные олени ни щипали лишайники, они все равно растут по всей тундре. Эвкалипты постоянно лишаются листьев из-за коал, но в Австралии и прогуляться нельзя так, чтобы хоть на один не натолкнуться. Даже с кофе, к счастью, все будет в порядке. Однако иногда микробы заходят со своим обезвреживанием слишком далеко. Иногда растениям приходится совсем несладко.

Пролетая над лесами на западе Северной Америки, вы, скорее всего, заметите крупные участки деревьев с порыжевшими кронами или голыми ветвями. На первый взгляд они, может, и похожи на живописный осенний пейзаж, вот только на самом деле это натюрморт. Эти деревья – сосны. У них не должны рыжеть иголки. Это вечнозеленые растения – точнее, были бы таковыми, если бы не погибали в столь огромных количествах. А кто убийца? Сосновый лубоед Dendroctonus ponderosae – иссиня-черное насекомое размером с зернышко риса. Он проникает под кору дерева и создает там длинные коридоры, по пути откладывая в них яйца. Личинки, вылупившись из яиц, пробираются внутрь к лубяному слою, чтобы питаться его соком. Один жук – не проблема, но в одном дереве поселяются сразу тысячи. Отодрав кусок коры, вы увидите их творение – целый лабиринт тоннелей, проходящих по всему стволу. Лубоеды лишают дерево большей части питательных веществ, так что оно начинает погибать. А заодно и дерево рядом с ним. И все их соседи. Целые акры деревьев рыжеют и умирают[305].

Сообщники лубоеда еще меньше, чем он сам, – куда бы он ни направился, его сопровождают два вида грибов. Они для жука – пищевые добавки, как Buchnera для тлей. Сами жуки обитают прямо под корой, питательных веществ там немного. Грибы же врастают в ствол и добираются до недоступных жукам запасов азота и других необходимых для жизни веществ. Добравшись, они начинают перегонять вещества ближе к поверхности ствола – в пределы досягаемости личинок. «Эти жуки едят всякую ерунду, а грибы снабжают их питательными веществами», – объясняет энтомолог Диана Сикс, много лет изучающая лубоедов. Когда личинка жука наконец окукливается, грибы производят споры – прочные репродуктивные капсулы. Взрослая особь, вылупившись, укладывает споры в полости во рту, напоминающие чемоданы, и тащит их к следующей бедняге-сосне.

Нашествия жуков начинаются и затихают, но вот последнее оказалось в десять раз масштабнее любого предыдущего – не в последнюю очередь благодаря глобальному потеплению. С 1999 года лубоеды и их грибковые официанты погубили более половины взрослых сосен в Британской Колумбии и поразили более 15 тысяч квадратных километров в США. Они даже каким-то образом переправились через Скалистые горы, что много лет удерживали их на западной окраине континента, и теперь распространяются на восток. А на пути у них огромные, пышные и уязвимые лесные массивы.