Skrivena alhemija: Kako su bube osvojile Zemlju razvojem sopstvene biohemijske laboratorije

Sa oko 400.000 poznatih vrsta, bube čine četvrtinu svih opisanih oblika života na Zemlji. Njihova raznovrsnost ne prestaje da fascinira naučnike. Štaviše, mnoge vrste ostaju neotkrivene, što čini bube jednim od najuspešnijih evolutivnih fenomena. Njihova raznolikost inspirisala je čak i Čarlsa Darvina i Alfreda Rasela Volasa, otkrivače teorije prirodne selekcije.

Dva glavna objašnjenja za uspeh buba uključuju evoluciju elitri, očvrsnutih zaštitnih krila koja štite delikatna letna krila, i koevoluciju sa cvetnicama. Elitre omogućavaju bubama da opstanu u nepristupačnim okruženjima, dok adaptacija na ishranu cvetnicama objašnjava njihovu diverzifikaciju u različite niše, piše SciTech Daily.

Preporučujemo

Ipak, ova objašnjenja ne mogu objasniti uspeh najraznovrsnije grupe buba – rovki (Staphylinidae). Sa preko 66.000 opisanih vrsta, rovke su najveća porodica ne samo među bubama već i u celom životinjskom carstvu. One su evoluirale u gotovo svaki kopneni ekosistem, a njihova adaptivna strategija izaziva divljenje naučnika.

Jedan od ključnih faktora koji objašnjava uspeh rovki je tergalna žlezda, jedinstvena struktura na vrhu njihovih fleksibilnih abdomena. U istraživanju iz 2021. godine, tim naučnika iz laboratorije Džoa Parkera na Kalteku otkrio je da ovu žlezdu čine dva tipa ćelija. Ćelije koje proizvode toksična jedinjenja – benzohinone, moćne hemikalije koje deluju kao odbrambeni toksini, i ćelije koje stvaraju tečnost – rastvor u koji se toksini mešaju, stvarajući smrtonosnu hemijsku smesu.

Ova „hemijska laboratorija“ omogućava rovki da izbacuju koktel hemikalija na predatore, čime povećavaju svoje šanse za preživljavanje.

Nova istraživanja, objavljena u junu 2024. godine u časopisu Cell, išla su korak dalje. Tim naučnika, predvođen Šilom Kičen, rekonstruisao je čitave genome raznovrsnih vrsta rovki i analizirao gene uključene u funkciju tergalne žlezde. Otkrili su drevni genetski alat star preko 100 miliona godina, koji je omogućio razvoj moćnih hemijskih odbrana.

Rovke su razvile sofisticirani mehanizam proizvodnje toksičnih benzohinona, koji ih štiti od samotrovanja. Ovaj proces uključuje vezivanje toksina za molekul šećera, čime postaje neaktivan. Toksin se oslobađa tek kada napusti ćelije rovke. Zanimljivo je da biljke koriste sličan mehanizam za proizvodnju hemikalija koje odbijaju biljojede.

- Zapanjujuće je kako su bube razvile gotovo isti mehanizam kao biljke za bezbedno rukovanje svojim otrovnim supstancama - kaže Džo Parker, direktor Centra za evolutivne nauke na Kalteku.

Ovaj mehanizam pojavio se tokom rane krede, što je dovelo do masovne diverzifikacije rovki u desetine hiljada vrsta. Linije rovki koje nemaju tergalnu žlezdu ostale su daleko manje raznovrsne, sa samo nekoliko stotina vrsta.

Hemijska evolucija tergalne žlezde omogućila je rovki da se prilagode različitim ekološkim nišama. Na primer, predatori grinja razvili su sposobnost proizvodnje feromona grinja kako bi privukli plen. Simbiotske vrste u kolonijama mrava proizvode hemikalije koje umiruju agresivne mrave, omogućavajući rovkama da žive među njima i hrane se njihovim larvama.

- Tergalna žlezda je neverovatan, programabilan uređaj za stvaranje novih hemikalija i prilagođavanje ekološkim promenama - kaže Parker.

Ipak, u nekim slučajevima, tergalna žlezda postaje suvišna. Na primer, rovke koje žive u kolonijama armijskih mrava tokom evolucije su izgubile ovu strukturu. Njihovi geni za proizvodnju hemikalija postali su neaktivni jer im je zaštitu pružalo društvo mrava.

- Kolonija mrava je zastrašujuće mesto za većinu vrsta, ali za ove rovke to je sigurno utočište - objašnjava Šila Kičen.

Nova istraživanja pokazala su kako evolucione promene na ćelijskom nivou mogu imati ogroman uticaj na diverzifikaciju vrsta. Tergalna žlezda omogućila je rovkama da osvoje neverovatne ekološke niše, od lova na grinje do života u simbiozi sa mravima.

Ova adaptacija objašnjava posebnu naklonost prirode prema bubama, potvrđujući njihovu ulogu kao jednih od najuspešnijih organizama u istoriji života na Zemlji.

(telegraf Nauka / SciTech Daily)