По всей Британской Колумбии, от Тихого океана до Скалистых гор, более 40 миллионов гектар хвойного леса превратилось в сухостой из-за нашествия жука-короеда. В последнее десятилетие вредитель распространялся практически беспрепятственно, нарушая равновесие экосистемы и нанося значительный урон лесной промышленности в этой канадской провинции. После детального генетического анализа канадские учёные обнаружили, что симбионт жука, плесневый гриб Grosmannia clavigera, помогает насекомому преодолевать защитную систему дерева и беспрепятственно добираться до его сердцевины.

Хотя сосновый жук несёт значительную часть вины за уничтожение леса, многие исследователи предполагали, что G. clavigera обладает большей смертоносностью в этом симбиотическом дуэте. Было ясно, почему союз выгоден для грибка: он путешествует во рту жука с дерева на дерево, то есть захватывает новые пастбища. Но вот какую пользу сотрудничество приносит жуку, до сих пор было не вполне понятно.

Гриб, жук и сосна представляют собой трёх конкурентов в «бесконечной гонке вооружений», говорит молекулярный биолог Йорг Больман (Joerg Bohlmann) из Университета Британской Колумбии в Ванкувере. Чтобы больше узнать о том, как гриб помогает жуку поедать сосну, Больман и его коллеги собрали гриб и перенесли его в лабораторную культуру. Когда жук прогрызает ходы в коре сосны, дерево выделяет токсичные смолы, которые заполняют тоннель, захватывают жука и умерщвляют его. Но, когда учёные обработали культуры G. clavigera веществами из этой смолы (терпеноидами) или экстрактами из коры дерева, вызывающими отпугивание жуков, гриб продолжал прекрасно расти. После генетического анализа последовательностей генов гриба и их активности выяснилось, что под воздействием этих токсинов гриб «включает» особый набор генов. Некоторые из этих генов позволяют ему разрушать терпеноиды смолы и даже использовать их в качестве пищи. Учёные предполагают, что эта способность гриба помогает жуку защититься от отравления во время прогрызания ходов в дереве. Результаты работы опубликованы в последнем номере журнала PNAS.

«Гриб совершил эволюционный шаг вперёд: он не только устойчив к действию смолы, но и может использовать её в качестве источника углерода для собственной выгоды», – говорит Больман, чья междисциплинарная команда планирует в дальнейшем определить, какие ещё геномные механизмы помогают грибку поражать деревья и взаимодействовать с жуком.

Пока что эпидемия жука-короеда в основном уничтожает широкохвойную сосну, составляющую большую часть лесов Британской Колумбии. Но, если симбионты научатся преодолевать защитные системы других видов сосен, нашествие может распространиться гораздо дальше. «Распространение на сосны Банкса в Альберте может обеспечить жуку проход к восточному побережью Канады», – говорит энтомолог Брайан Акема (Brian Aukema) из Университета Миннесоты. Он добавляет, что оттуда жук со своим симбионтом сможет легко переместиться на юг – в США.

Первоисточник информации:

Scott DiGuistini, Ye Wang, Nancy Y. Liao, Greg Taylor, Philippe Tanguay, Nicolas Feau, Bernard Henrissat et al. Genome and transcriptome analyses of the mountain pine beetle-fungal symbiont Grosmannia clavigera, a lodgepole pine pathogen. – Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA. – January 24, 2011. doi: 10.1073/pnas.1011289108.