Давно уже ученые ломали головы над загадкой: для чего растениям тратить силы на синтез этих веществ? Ну, еще понятно было, зачем они синтезируют сахар, жиры, белки, крахмал и прочие вещества, необходимые для питания, роста, размножения растительных организмов. Но вот к чему им алкалоиды, фенолы, сапонины, танины и другие так называемые вторичные метаболиты?
Не находя ответа на этот вопрос, ученые объявили вторичные метаболиты естественными отходами, экскрементами, образовавшимися в результате жизнедеятельности растений. А поскольку выделять их растения не могут — нет у них экскретирующих путей и органов, да к тому же из-за неподвижности растений эти отходы засоряли и отравляли бы почву, воздух, вообще окружающую среду, — растительные организмы, дескать, накапливают экскреты в своих листьях, стеблях, плодах, корнях. А человек, подметив, что отходы эти в каких-то случаях помогают от болезней, пользуется ими себе на благо.
За последние 10–15 лет исследования в области новой научной дисциплины — экологической биохимии неопровержимо доказали, что те самые миллиарды биогенных соединений растений, которые еще недавно считались ненужными экскрементами, являются не чем иным, как средствами эффективной защиты растений от нежелательных влияний на их организм самых разнообразных факторов, в том числе атак болезнетворных микроорганизмов, токсических веществ, травм и прочих заболеваний.
В сущности, мы только сейчас начинаем понимать, почему травы, кустарники, деревья, растущие в лугах и лесах, не уничтожаются подчистую самыми разнообразными — от гусеницы до коровы — травоядными животными. Посмотрите на лист какого-нибудь растения: вот одна дыра, проеденная гусеницей, вот другая, но сам листик цел. Рядом — другие листья других растений с двумя-тремя дырками, но также целые, зеленые, живые. Почему гусеница перебегает с одного места на другое? Ради моциона, чтобы нагулять аппетит? Едва ли. Гусеница неповоротлива и нетерпелива, и сползти с одного растения, а потом взобраться на другое стоит ей большого труда. Гораздо спокойнее и полезнее для нее было бы съесть весь лист без остатка, а потом приняться за второй, третий, пятый, десятый… Однако этого, как мы видим, она не делает. Что же гонит ее прочь?
Сегодня это уже известно: само растение и прогоняет своего врага, в некоторых случаях экстренно синтезируя отпугивающие, а часто и ядовитые именно для этого вида животных вещества.
Даже тот, кто никогда не был картофелеводом, и тот наслышан о прожорливости колорадского жука, уничтожающего сотни и тысячи гектаров беззащитных — ведь ни убежать, ни отмахнуться, ни прибить эту нечисть, как делают животные, они не могут — картофельных посадок. Надо сказать, что картофель сравнительно хорошо защищен от нападения других обжор-насекомых: содержащийся в его ботве соланин ядовит для подавляющего большинства животных. Колорадский же жук его просто обожает, соланин для него не только безвреден, а даже полезен.
Как видите, жук этот так приспособился, что ничего его вроде бы не берет. Что остается делать растению? Сложить в отчаянии листья и отдаться на милость обжоры? Ну нет! И через 1–2 часа после того, как колорадский жук прогрыз первую, еще крошечную дырочку в листе, в ботве начинают синтезироваться специальные белковые соединения, которые, попадая в пищеварительный тракт жука, ингибируют — проще сказать, выводят из строя — протеиназы, те самые ферменты, что участвуют в расщеплении поедаемых жуком растительных белков. Таким образом, сколько бы насекомое ни объедало листьев, как бы ни набивало желудок, толку от этого никакого. Растительные белки остаются в пищеварительном тракте, так сказать, в своем первозданном виде, не перевариваются, а значит, не усваиваются организмом. Можно набивать себе брюхо хоть до заворота кишок, ни сил, ни аминокислот для строительства и обменных процессов клеток у насекомого так и не прибавится, наоборот… Поэтому жук, почуяв, что дело худо, спешно улепетывает от опасного для его жизни растения на рядом стоящий куст. Прогрызает первую дырочку в листе, и… все начинается сначала.
Да, картофелеводы не раз с горечью наблюдали, что после нашествия колорадских жуков на огороде или большом поле оставались только сиротливо торчащие голые стебли ботвы. Но происходило это потому, что атака была массовой и картофель не успевал синтезировать ингибиторы протеиназ. Когда на кусте кормится 1–2 жука, растение успевает изготовить защитные вещества, но вот если на него нападают сразу одна-две сотни насекомых, они, конечно, объедают все листья задолго до того, как растение приготовится к отпору. Только через сутки во всех надземных частях картофеля обнаруживается достаточная концентрация ингибиторов, а спустя двое суток этих веществ накапливается в ботве, сравнительно с другими растворимыми белками, громадное количество — свыше 2 процентов.