Пекучі і гіркі речовини, які надають характерний смак гірчиці та редису, виникли в результаті еволюційної боротьби комах і рослин.
Гірчична пекучість з'явилася у рослин не просто так, і не для нашого гастрономічного задоволення, а в результаті еволюційної боротьби з гусеницями. Як ця боротьба відбувалася, описують у своїй статті в Proceedings of the National Academy of Sciences Кріс Пайрс (Chris Pires) з університету Міссурі разом з колегами з декількох наукових центрів Європи, США, Австралії і Канади.
Гусінь метелика репніци крупним планом. (Фото Michael Hopwood / Flickr.com.)
Метелик репніца на гірчиці. (Фото Tom Blackwell / Flickr.com.)
<
>
Дослідники порівняли генеалогічні дерева рослин сімейства Капустяні, до яких відноситься гірчиця, і поїдають їх метеликів-білявок, і з'ясували, що еволюційна гонка озброєнь між тими і іншими почалася досить давно. (Про всяк випадок нагадаємо, що вік того чи іншого виду можна визначити за рівнем подібності та відмінності між його генами і генами його родичів; оскільки ми можемо оцінити швидкість накопичення мутацій, то можемо і визначити час, коли види-родичі розійшлися від свого загального предка .) Близько 90 млн років тому, за словами авторів роботи, предок сучасної капусти, гірчиці, редису, васабі, хрону та інших чудових овочів навчився синтезувати глюкозинолати - речовини, токсичні для більшості комах. Саме вони у великій кількості містяться в гірчичному маслі.
Минуло кілька десятків мільйонів років, і метелики знайшли, чим відповісти - у них з'явився білок, знешкоджує токсини. Гусениці білявок отримали велику й різноманітну кормову базу, так що в сімействі з'явилися нові види, що годуються на гірких і пекучих рослинах. Тепер настала черга самих рослин, і вони стали винаходити нові види глюкозинолатів, використовуючи в якості сировини для їх синтезу різні амінокислоти; Зараз цих речовин налічується близько 120. Комахам залишалося тільки вдосконалювати своє вміння знешкоджувати токсин, пристосовуючи свій біохімічний апарат до нових різновидів глюкозинолатів.
Така еволюційна «гонка озброєнь» зовсім не рідкість. До речі кажучи, саме капустяні рослини і метелики-білявки з 60-х років минулого століття стали класичним прикладом коеволюції, впливу видів один на одного в ході їх історичного розвитку. Однак далеко не завжди зрозуміло, як саме це відбувається, і у випадку з метеликами і рослинами гіпотеза також вимагала додаткових підтверджень (хоча взаємний вплив, здавалося б, було очевидним). І ось, нарешті, біологам вдалося зрозуміти, як все відбувалося: дослідникам вдалося не тільки співвіднести історію появи нових видів з етапами біохімічної війни, а й описати її генетичний механізм. Обидві сторони в ній використовували не стільки одиничні мутації в уже існуючому гені, які могли б налаштувати його до нових умов, скільки подвоєння гена - з тим, щоб його нова копія набувала нові функції, тоді як оригінал міг продовжувати працювати, як раніше. Природно, авторам роботи довелося викликати на допомогу сучасні молекулярно-генетичні методи, яких в середині минулого століття просто не було.
Саме необхідність вишукувати все нові засоби для боротьби з гусеницями змушувала Капустяних генерувати все нові і нові види (і те ж саме справедливо і для метеликів: пошуки чергового протиотрути приводили до появи нових різновидів білявок). У сучасних видів можна знайти найрізноманітніші коктейлі глюкозинолатів, причому у деяких видів вони проходять подальшу модифікацію, знову-таки в рамках поліпшення захисту від комах. Про те, наскільки різноманітним може бути їх склад, можна судити по тому, що, наприклад, смак редису і цвітної капусти створюється здебільшого саме глюкозинолатів. Для людини далеко не всі з них пекучі, деякі просто додають овочам своєрідну гіркоту і запах, втім, і пекучість людина навчилася використовувати до свого задоволення. Напевно, можна тільки радіти, що рослини були так зайняті війною з гусеницями, що ні звертали увагу на те, що їх їдять ще й люди.
