[37].
В самом известном ведьмином зелье в истории, рецепт которого был описан Шекспиром, присутствует корень ядовитого болиголова, содержащий огромное количество химических веществ под названием «алкалоиды». Кофеин в кофе – это алкалоид, так же как и морфин в капельнице и хинин в джин-тонике. Никотин, кокаин и стрихнин тоже относятся к этой группе. В высоких дозах они могут отключить нервную или дыхательную систему. В низких дозах некоторые алкалоиды очень полезны. Прежде чем мы начали производить эти вещества в лабораториях, их получали из растений. Около 18 % растений производят их.
Некоторые растительные токсины удивительно специфичны и носят чудесные названия. Рицин является наиболее известным представителем группы, называемой рибосом-инактивирующие белки (РИБ). Большая доза рицина может вас убить. Вы что-нибудь помните о рибосомах из уроков биологии? Это молекулярный аппарат, отвечающий за сборку белков на основе последовательности матричной РНК. По клеточным стандартам рибосомы очень большие: они состоят из 79 белков и цепочек нуклеиновых кислот (РНК) длиной несколько тысяч единиц. Рицин удаляет одну нуклеиновую кислоту из рибосомы, что полностью и необратимо инактивирует весь этот молекулярный аппарат. А затем продолжает свое дело, подрезая крылья другим рибосомам и инактивируя более тысячи из них в минуту. В конечном счете он выключает так много рибосом, что клетка умирает. Давайте здесь остановимся, потому что это просто невероятно: одной молекулы этого вещества достаточно, чтобы убить целую клетку. Чтобы вам было понятнее, молекула рицина весит около 0,000000000000000005 грамма, а клетка – в 400 миллионов раз больше. Убить ее одной молекулой этого вещества – все равно что убить человека правой лапкой муравья.
Кофеин в кофе – это алкалоид, так же как и морфин в капельнице и хинин в джин-тонике.
К сожалению, рицин довольно легко достать, потому что он в значительных количествах содержится в клещевине. По этой причине его часто используют злоумышленники-любители, пытающиеся убить известных людей по почте[38]. Поскольку опасное вещество легкодоступно в Соединенных Штатах, Химический корпус армии США искал пути его использования в качестве биологического оружия в середине 1940-х годов. К счастью для человечества, его сложно превратить в мелкую пудру, без чего невозможно убить большое число людей.
Другие растительные токсины убивают гораздо медленнее. Marsilea drummondii, разновидность австралийского папоротника, вырабатывает большое количество фермента под названием «тиаминаза», который разрушает тиамин, также известный как витамин В1. При длительном дефиците этого вещества у человека развивается болезнь бери-бери. Со временем она убьет вас, но не раньше, чем вы сами будете умолять о смерти. Именно это произошло с двумя британскими исследователями, которые путешествовали по Австралии в 1861 году: они сделали муку из Marsilea drummondii, заболели бери-бери (не считая других болезней) и медленно умерли.
Некоторые формы самозащиты растений настолько нам привычны, что мы забываем об их первоначальном предназначении. Вы знаете теплый и уютный запах сосны? На самом деле это защитная система. Когда насекомые повреждают кору хвойных, деревья выделяют смолу, растворенную в скипидаре, в месте повреждения. Он испаряется (при этом восхитительно ароматные молекулы попадают в нос), оставляя затвердевшую смолу, чтобы загерметизировать повреждение и образовать то, что известно нам как янтарь. Часто в него попадают насекомые. Представьте, что вы сели на чудесный участок дерева и вдруг оказались в липкой золотистой тюрьме, которая может стать вашим домом… на следующие 50 миллионов лет. Молодец, сосна, молодец… Некоторые другие растения хранят смолу под таким давлением, что она выстреливает почти на полтора метра (словно содержимое шприца для инъекций), когда насекомое вгрызается в кору. Биологи называют это «шприцевая защита».
Латекс (да, материал белых перчаток, которые врач театрально надевает перед ректальным обследованием) – это не просто основа для презервативов, а вещество из сока дерева. Два исследователя, изучающие это вещество, в 2009 году назвали его «токсичный белый клей». На то есть веская причина: в зависимости от вида растения латекс может содержать сотни различных токсинов. В его составе также множество крошечных резиновых частиц, взвешенных в жидкости, и, подобно сосновой смоле, он может как захватывать насекомых целиком, так и склеивать их ротовые органы. Представьте тысячу маленьких резиновых лент, которые держат ваш рот закрытым. Это примерно то же самое.
Растения жестоки.
Совестно ли им вызывать весь этот хаос? Есть только один способ выяснить это: спросить их. Исследователи из Массачусетского технологического института недавно скрестили чихотник обыкновенный с MacBook Pro, что позволило им получить доступ к сознанию растения. Шучу, такие технологии нам пока недоступны. Но спустя тысячелетия существования человека мы, надеюсь, сможем общаться с ними. Растения – невероятные существа, но пока люди не нашли способ заставить их раскрыть свои секреты. Мы не можем спросить клещевину, является ли рицин оружием против млекопитающих или он нужен для выполнения важных функций внутри клетки, а токсичность – это лишь случайность. Большинство ученых, однако, считают, что подобные яды обычно предназначены именно для того, чтобы мешать насекомым и животным есть растения. Поскольку все формы жизни, особенно насекомые и млекопитающие, используют в основном одни и те же молекулы для выживания, практически любое химическое или биологическое оружие растения наверняка навредит более чем одному виду. Люди тоже могут пострадать. Честно говоря, я весьма впечатлен тем, что растения вызывают множество разных симптомов, включая першение, жжение и покраснение в горле и дыхательных путях, головокружение, рвоту, диарею, одышку, сердечную недостаточность, кому и смерть.
Арсенал химического оружия растений может показаться ошеломляющим, безграничным и даже шокирующим, но не стоит забывать, что животные тоже не просто съедают яд и надеются на лучшее. «Растение может выделять токсины, но некоторые насекомые в ходе эволюции научились нейтрализовать их, – говорит ботаник Фабиан Микеланджели. – Начинается гонка вооружений».
Например, ваше тело имеет систему детоксикации цианидов на основе фермента роданезы. У многих живых существ есть роданезная система, предположительно необходимая для того, чтобы избежать смерти после случайного употребления в пищу растительного цианида[39]. Однако на этом все не заканчивается. Насекомые и растения могут сделать гораздо больше, чем просто попытаться химически уничтожить токсин. Чтобы обезвреживать танины, которые связываются с белками из пищи и препятствуют их перевариванию, у многих видов животных, включая лосей, бобров, оленей и бурых медведей, в слюне есть особые белки. Они впитывают танины и не дают им связываться с протеинами из пищи, которые животное пытается переварить.
Цианогенные гликозиды (помните «гранаты»?) присутствуют у многих видов растений, поэтому некоторые насекомые и животные разработали удивительно креативные способы поедания этих растений. Гусеницы бабочки пестрянки, питающиеся таволгой, меняют способ, которым едят: они делают огромные укусы, чтобы избежать повреждения слишком большого числа растительных клеток, в результате которого выделяется цианид. Кроме того, среда в их средней кишке щелочная (противоположность кислотной), из-за чего количество гранат, которые Филиппы могут взрывать в секунду, снижается. Еще они проворно едят (практически четыре квадратных сантиметра листа в час), и это значит, что и испражняются очень быстро. Это ограничивает количество цианида, которое может выделиться в теле.
Гусеницы нескольких видов бабочек и мотыльков научились безопасно обращаться с цианогенными гликозидными гранатами. Вместо того чтобы просто вывести яд из организма, они хранят его, чтобы использовать в качестве оружия против тех, кто пытается их съесть. В научном эксперименте исследователи собрали одну группу гусениц на растениях, выделяющих цианид, и другую – на тех, которые его не синтезируют. Они предложили всех гусениц ящерицам. Эти природные хищники съели меньше половины насекомых, хранивших внутри себя цианид. Иногда ящерицы делали один укус и быстро бросали таких особей, трясли головами, широко открывали рты, вытирали челюсти об пол или лапки, а также водили языком по верхней челюсти. Иными словами, вели себя так, будто ожидали съесть печенье с кусочками шоколада, а получили овсяное с изюмом.
Некоторые виды гусениц, когда их беспокоят, срыгивают крошечную капельку пищеварительного сока с цианидом, словно желая сказать потенциальным хищникам: «Это еще не все, так что дважды подумай, прежде чем меня есть». Бражник табачный, который питается листьями табака, забирает никотин из растения, а затем, когда на него нападает паук-волк, выпускает его в виде газа. В этот момент последний все бросает и убегает. (Есть потрясающее видео, на котором запечатлен этот момент. Я еще ни разу не видел, чтобы паук так быстро отказывался от еды[40].) Ученые, обнаружившие это явление, назвали его «токсичный галитоз[41]», но мне кажется, что это преуменьшение. У бражника табачного не просто дурно пахнет изо рта, как это бывает у людей. Он выпускает никотин через дюжину небольших отверстий, расположенных по всему телу. По сути, он окутывает себя облаком ядовитого газа, что крайне неприятно для бедных пауков-волков.
Чтобы противостоять растениям, производящим латекс, некоторые насекомые перерезают жилку листа, позволяют жидкости вытечь, а затем начинают есть часть ниже пореза. Поскольку содержимое уже удалено, в том месте, где ест насекомое, латекс не вытекает. Это подло!