Швейцарский ученый, который расшифровал голос растений

Растения способны защищаться от вредителей, привлекая к себе на помощь своих естественных союзников. Швейцарский ученый Тед Терлингс обнаружил это явление ещё в 1990 году и поначалу это открытие было воспринято научным сообществом скептически. Daniel Rihs / 13 Photo

Растения способны защищаться от вредителей, призывая себе на помощь естественных союзников. В 1990 году этот феномен был открыт швейцарским ученым Тедом Тёрлингсом (Ted Turlings), а в 2023 году он был удостоен Премии Марселя Бенуа (Marcel Benoist Preis), которую еще называют швейцарской Нобелевской премией. Портал SWI swissinfo.ch навестил ученого в его лаборатории в Университете Невшателя.

Растения способны защищаться от вредителей, привлекая к себе на помощь своих естественных союзников. Швейцарский ученый Тед Тёрлингс обнаружил это явление ещё в 1990 году, и поначалу это открытие было воспринято научным сообществом скептически. Однако со временем всем стало очевидным его значение, и в конце прошлого года оно принесло ученому швейцарскую научную премию Marcel Benoist PreisВнешняя ссылка.

Соблазнительный аромат

Уроженец Нидерландов Тед Терлингс подносит к лицу горлышко стеклянной бутылки. Внутри можно увидеть саженец кукурузы с поврежденными листьями, на одном из которых сидит гусеница. Тед Терлингс делает глубокий вдох. «Этот запах типичен, это запах сена и свежескошенной травы, он выделяется каждый раз, когда саженец подвергается нападениям вредителей». За годы работы ученый научился распознавать и фиксировать летучие молекулярные соединения, выделяемые растениями кукурузы, став одним из ведущих мировых экспертов в области исследования механизмов взаимодействия между растительными и животными организмами. 

В день, когда портал SWI swissinfo.ch пришел в гости к Теду Тёрлингсу, в его лаборатории проходит технический осмотр измерительного оборудования. Шесть саженцев кукурузы, находящиеся в специальных стеклянных сосудах, соединены между собой тефлоновыми трубками. Специальное устройство улавливает молекулы, выделяемые растениями в виде запаха. «Эти вещества привлекают естественного врага гусениц и для растения такой аромат есть своего форма обороны от вредителей», — объясняет нам Катрин Альтерматт (Kathrin Altermatt), докторант-биолог в лаборатории Теда Тёрлингса.

Нематоды спешат на помощь

Сегодня профессору уже 64 года, на горизонте уже показался официальный возраст выхода на пенсию, но прекращать свою профессиональную деятельность ученый не намерен. Совсем наоборот, он готовится к совершенно новому этапу в свих исследованиях, намереваясь создать нечто, что позволило бы применять его открытия на практике. Речь идет, в частности, о создании специального датчика-газометра, способного в режиме реального времени обнаруживать летучие соединения, вырабатываемые растением кукурузы, пораженным гусеницами. 

Шесть саженцев кукурузы, находящиеся в специальных стеклянных сосудах, соединены между собой тефлоновыми трубками. swissinfo.ch

Эти соединения, в свою очередь, привлекают ос, которые откладывают свои яйца в тело гусениц. Вырастая, личинки поедают гусеницу изнутри и убивают ее. «Таким образом растение защищает себя, призывая на помощь врага своего врага», — резюмирует Тед Тёрлингс.

По его идее, такой датчик можно установить на трактор или на специального робота, который, перемещаясь по кукурузным полям, сможет предупреждать фермеров о том, что их урожай находится под угрозой нападения со стороны вредителей, причем еще до того, как станут заметны сами вредители, не говоря уже о «результатах их деятельности».

Робот, оснащенный «датчиком запаха», сможет определять зараженные участки, а это позволит сократить использование пестицидов и гербицидов, призвав на помощь так называемых нематод. Но пока датчик слишком велик и дорог, он стоит до 300 тыс. франков, хотя одна фирма из Цуга уже создает более компактный и дешевый прототип. 

Согласно официальной классификации, нематоды (nematoda, от греч. νήμα — нить и εἶδος — форма) — это обычно живущие в почве круглые черви из категории специализированных паразитов насекомых. Подобно осам, они также могут, реагируя на «зов о помощи», атаковать и убивать гусениц, поедающих листья саженцев. Недавно Тед Тёрлингс и его команда разработали особый гель, который содержит этих нематод и может быть нанесен непосредственно на листья саженцев.

Пока этот датчик слишком велик и дорог, он стоит до 300 тыс. франков, хотя одна фирма из Цуга уже создает более компактный и дешевый прототип. Olivier Dessibourg

В Европе, США или Азии гель может наноситься непосредственно роботизированными системами, «учуявшими» присутствие вредителя, в развивающихся странах гель можно наносить вручную с помощью, например, особых шприцов. По словам Теда Тёрлингса, полевые испытания в Руанде показали, что этот метод борьбы с вредителями может быть столь же эффективным, как и метод, предусматривающий применение пестицидов. Нематодный гель может помочь в борьбе, например с Spodoptera frugiperda, видом бабочек, обитавшим изначально в Южной и Северной Америке, но теперь полностью колонизировавшим территории к югу от Сахары, причиняя там фермерам огромный ущерб. 

Долгое ожидание признания

Свое решающее открытие Тед Тёрлингс совершил во Флориде, куда он в возрасте 25 лет отправился для написания кандидатской диссертации. Пытаясь понять, как паразитические осы определяют, какие растения заражены гусеницами, а какие нет, он в итоге пришел к выводу, что их привлекают не запах гусеницы и даже не запах ее помёта, а вещества, которые выделяет растение при контакте с молекулами, содержащимися в слюне паразита. 

«Это было революционное открытие. Оно доказывало, что растение способно распознавать поедающий его организм и реагировать на это выделением определенных пахучих веществ». Это вещество было названо «волицитин», сообщение об открытии было опубликовано в журнале Science в 1990 году, но поначалу оно было скептически встречено коллегами-биологами. Ричард Карбан (Richard Karban), энтомолог из Калифорнийского университета, до сих пор помнит реакцию коллег, работающих в этой области. 

Свое решающее открытие Тед Терлингс во Флориде, куда он в возрасте 25 лет отправился для написания своей кандидатской диссертации. Ted Turlings

«Ученые по природе своей особенно консервативны там и тогда, где и когда речь заходит о новых идеях, бросающих вызов их устоявшимся убеждениям», — указал ученый в электронном письме на адрес нашего портала. В последующие годы, однако, аналогичных результатов добились и другие исследовательские группы, выяснилось, что летучие вещества, выделяемые растениями, поглощаются и их соседями, которые потом могут сами подготовиться к возможной атаке со стороны вредителей.

Признания своих заслуг Теду Терлингсу пришлось ждать более 30 лет. В октябре 2023 года фонд Марселя Бенуа (Marcel-Benoist-Stiftung) вручил ему одноименную научную премию, известную в качестве «швейцарской Нобелевской премии». Премия и фонд названы в честь Марселя Бенуа (1864–1918), известного швейцарского юриста, мецената и коллекционера французского происхождения.

В обосновании решения Фонда было указано, что премией был отмечен «свет, пролитый на сложные биологические явления в области коммуникации между растениями и животными и открытие, которое решительно и глубоко повлияло на развитие экологической науки во всем мире». «Эта награда — дополнительная мотивация для продолжения работы», — говорит Тед Терлингс. И особо подчеркивает: «Мой труд еще далёк от завершения».

Редактирование италоязычного оригинала статьи выполнила Сабина Вайсс, перевод и редактирование, корректура, выверка фактов и стилистическая правка и адаптация русскоязычного оригинала статьи: русскоязычная редакция SWI Swissinfo.