Биохимики из Института химической экологии Общества Макса Планка и Мичиганского университета выяснили, почему запах кошачьей мяты возбуждает котов, а запах обычной мяты нет. Большинство родственников кошачьей мяты в ходе эволюции потеряли фермент, необходимый для синтеза соответствующих вторичных метаболитов, в то время как у котовника фермент эволюционировал заново, поясняют учёные в статье в Science Advances.
Кошачья мята, она же котовник кошачий (Nepeta cataria), принадлежит к подсемейству котовниковые (Nepetoídeae) семейства яснотковые вместе с другими пахучими травами, такими как мята и лаванда. Растение прославилось тем, что его запах возбуждающе действует на кошек, причём как на домашних, так и на диких, которые под действием кошачьей мяты начинают кататься по полу, тереться о поверхности и так далее. Этот эффект обусловлен высоким содержанием в эфирных маслах растения непеталактонов, которые по структуре напоминают кошачьи феромоны.
Непеталактоны принадлежат к группе вторичных метаболитов растений под названием иридоиды. В природе они нужны для отпугивания насекомых, которые могут съесть растение. В качестве репеллента непеталактоны почти так же эффективны, как популярный синтетический репеллент диэтилтолуамид (ДЭТА).
Интересно, что, хотя большинство представителей яснотковых продуцируют иридоиды, почти все растения из подсемейства котовниковых потеряли эту способность. В этой группе иридоиды могут синтезировать только растения из рода котовник, включая кошачью мяту, причём они приобрели ферменты для синтеза иридоидов заново, независимо от остальных яснотковых.
Исследователи отсеквенировали геномы двух котовников и их родственника иссопа лекарственного, не способного продуцировать непеталактоны. Кроме того, они проанализировали спектр летучих веществ, которые продуцируют эти растения, при помощи газовой хроматографии, сопряжённой с масс-спектрометрией.
Иридоиды синтезируются из 8-оксо-гераниаля с участием фермента иридоидсинтазы. Однако этому этапу предшествуют ещё несколько, включающих модификации распространённого растительного метаболита под названием гераниол. Учёные обнаружили у иссопа как гераниол, так и ферменты для его превращения в 8-оксо-гераниаль. Тем не менее копию гена, кодирующего иридоидсинтазу, удалось найти только у котовников.
Исследование фермента in vitro показало, что иридоидсинтаза котовника обладает несколько иным механизмом действия, чем у других яснотковых. Кроме того, учёные обнаружили группу ферментов, закодированных в кластере генов NEPS, которые участвуют в синтезе изомеров непеталактонов.
По результатам анализа авторы заключили, что предковые растения подсемейства котовниковых потеряли способность синтезировать иридоиды после утери гена иридоидсинтазы, а кошачья мята приобрела эту способность независимо в процессе конвергентной эволюции фермента. Кроме того, в отличие от других яснотковых, растение может синтезировать целый ряд изомеров непеталактонов благодаря группе ферментов NEPS, что расширяет его защитные способности, и может давать какие-то другие неочевидные преимущества.
Авторы упоминают, что вещества из группы непеталактонов работают у тлей в качестве феромонов, и не исключено, что кошачья мята может управлять их поведением тоже. В пользу этой гипотезы служат, например, истории о том, как растения приручили шмелей при помощи никотина и как томаты превратили гусениц в каннибалов.
Источник: nplus1.ru
