يعمل هذا الفطر على تحويل دفاعات خنافس اللحاء ضدها

تختطف خنافس لحاء شجرة التنوب الدفاعات الكيميائية للشجرة المضيفة لها، وتحولها إلى أسلحة قوية ضد التهديدات الفطرية. لكن أحد الفطريات طور طريقة لتعطيل تلك الدفاعات، مما أدى إلى قلب التوازن لصالح الشجرة.

تمتلئ أشجار التنوب بالمركبات الفينولية والمواد الكيميائية الطبيعية التي تساعد على حمايتها من الفطريات الضارة. وقد بدأ العلماء في معهد ماكس بلانك للإيكولوجيا الكيميائية في جينا في فهم كيفية تحرك هذه الدفاعات عبر الشبكة الغذائية للغابات. وكان تركيزهم على خنفساء لحاء شجرة التنوب (الطابعة نفسها) وهي حشرة تستهلك هذه المركبات أثناء تغذيتها على أنسجة الأشجار. طرح الباحثون سؤالاً مثيرًا للاهتمام: هل تستطيع الخنافس إعادة استخدام الدفاعات الكيميائية الخاصة بالشجرة لحماية نفسها من الالتهابات الفطرية؟

خنافس اللحاء تقوي دفاعات الأشجار لاستخدامها الخاص

لمعرفة ذلك، استخدم الفريق أدوات تحليلية متقدمة، بما في ذلك قياس الطيف الكتلي والرنين المغناطيسي النووي (NMR)، لتحديد المواد الكيميائية الدفاعية التي تنتجها أشجار التنوب وتتبع ما يحدث لها داخل الخنافس. واكتشفوا أن خنافس اللحاء التي تتغذى على أشجار التنوب تمتص المركبات الدفاعية من اللحاء، وخاصة جليكوسيدات الفينول مثل الستيلبين والفلافونويد.

داخل الخنفساء، لا تبقى هذه المواد دون تغيير. وبدلاً من ذلك، تقوم الحشرات بتعديلها كيميائيًا إلى aglycones، وهي مركبات تفتقر إلى جزيئات السكر وتكون أكثر سمية للميكروبات. تتمتع هذه المواد الكيميائية المحولة بخصائص أقوى مضادة للميكروبات وتساعد على حماية الخنافس من التهديدات الفطرية. وقال المؤلف الرئيسي رو صن من قسم الكيمياء الحيوية: “لم نتوقع أن تكون الخنافس قادرة على تحويل دفاعات شجرة التنوب إلى مشتقات أكثر سمية بهذه الطريقة المستهدفة”.

كيف يقوم الفطريات بنزع سلاح الدرع الكيميائي للخنافس

ثم حول الباحثون انتباههم إلى بوفيريا باسيانا، وهو فطر معروف بإصابة الحشرات. “على الرغم من أن هذه الفطريات لم تكن فعالة في السيطرة على خنافس اللحاء في الماضي، فقد وجدنا سلالات أصابتها وقتلتها بشكل طبيعي. لذلك أردنا أن نحقق عن كثب في كيفية تمكنهم من إصابة الخنافس بنجاح،” يوضح رو صن.

كشفت الدراسات الكيميائية والإنزيمية التفصيلية أن الفطر لديه استراتيجية دقيقة من خطوتين لتحييد دفاعات الخنافس. أولاً، يقوم بعملية الغليكوزيل، وهي عملية تضيف السكر مرة أخرى إلى الغليكونات السامة. بعد ذلك تأتي عملية المثيلة، التي تربط مجموعة الميثيل بهذا السكر. المنتجات النهائية، التي تسمى ميثيل جليكوسيدات، غير ضارة بوفيريا باسيانا.

ومن المثير للدهشة أن عملية إزالة السموم هذه تجعل العدوى أسهل، خاصة في الخنافس التي كانت تتغذى سابقًا على أنسجة شجرة التنوب الغنية بالمركبات الفينولية. تقاوم هذه المواد الكيميائية المعدلة أيضًا الانهيار بواسطة إنزيمات الخنفساء التي من شأنها أن تستعيد سميتها بشكل طبيعي.

التجارب الجينية تؤكد مسار التخلص من السموم

ولتأكيد مدى أهمية هذه الآلية، قام العلماء بتعطيل الجينات المسؤولة عن تحلل الميثيل غليكوزيل في نبات Beauveria bassiana. وكانت الفطريات التي تفتقر إلى هذه الجينات أقل نجاحًا بكثير في إصابة خنافس اللحاء، مما يدل على أن مسار إزالة السموم ضروري للتغلب على الدفاعات الكيميائية للخنافس.

سباق التسلح في الغابات له آثار في العالم الحقيقي

تكشف النتائج كيف يمكن لدفاعات الأشجار أن تتحول بشكل متكرر أثناء انتقالها من النباتات إلى الحشرات ومن ثم إلى مسببات الأمراض، مما يشكل صراعًا تطوريًا مستمرًا بين الأشجار والآفات والفطريات. “لقد أثبتنا أن خنفساء اللحاء يمكنها استغلال المركبات الدفاعية للشجرة لصنع دفاعات ضد أعدائها. ومع ذلك، نظرًا لأن أحد الأعداء، وهو فطر بوفيريا باسيانا، قد طور القدرة على إزالة السموم من هذه الدفاعات المضادة للميكروبات، فيمكنه إصابة خنافس اللحاء بنجاح وبالتالي مساعدة الشجرة فعليًا في معركتها ضد خنافس اللحاء،” يلخص قائد الدراسة جوناثان غيرشنزون.

نحو مراقبة بيولوجية أفضل لخنافس اللحاء

يمكن لهذا البحث تحسين استراتيجيات مكافحة الآفات البيولوجية. يقول رو صن: “الآن بعد أن عرفنا أي سلالات من الفطريات تتحمل المركبات الفينولية المضادة للميكروبات الموجودة في خنفساء اللحاء، يمكننا استخدام هذه السلالات لمكافحة خنافس اللحاء بكفاءة أكبر”. وتسلط الدراسة الضوء أيضًا على الحاجة إلى النظر فيما إذا كانت الآفات قد طورت طرقًا للمقاومة أو إزالة السموم عند استخدام المبيدات البيولوجية.

وبالنظر إلى المستقبل، يخطط الفريق لاستكشاف مدى شيوع مسار تحلل الميثيل عبر سلالات مختلفة من Beauveria bassiana والفطريات الأخرى التي تهاجم خنافس اللحاء. إنهم يريدون أيضًا معرفة كيفية تفاعل هذه الإستراتيجية الكيميائية مع السمات الأخرى التي تؤثر على مدى فعالية مسببات الأمراض هذه في بيئات الغابات الحقيقية.

المرجع: “إزالة السموم من الدفاعات الصنوبرية المضادة للميكروبات تعزز الإصابة بالفطريات المسببة للأمراض الحشرية في خنافس اللحاء” بقلم Ruo Sun، وBaoyu Hu، وYoko Nakamura، وMichael Reichelt، وXingcong Jiang، وKatrin Luck، وChristian Paetz، وJonathan Gershenzon، 29 ديسمبر 2025، وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم.
دوى: 10.1073/pnas.2525513122

لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.
تابعونا على جوجل و أخبار جوجل.