Щоб захистити рис від двох найнебезпечніших шкідників, потрібно відключити в ньому серотоніновий ген.
Про серотонін ми найчастіше чуємо у зв'язку з депресією. Будучи нейромедіатором, тобто молекулою, за допомогою якої нейрони передають один одному електрохімічні імпульси, він необхідний самим різним структурам мозку, в тому числі і тим, які пов'язані з емоціями.
Серотонін часто називають «гормоном щастя», проблеми з ним в буквальному сенсі позбавляють нас гарного настрою, а якщо проблеми стають занадто серйозними, то все може закінчитися клінічною депресією. З іншого боку, відомо, що нейрони, які використовують серотонін, зовсім не обов'язково дарують тільки радість і щастя - експерименти на тваринах говорять про те, що сам цей «гормон щастя» може в деяких випадках вводити в тривожний і пригнічений стан.
Однак серотонін працює не тільки в мозку (тут можна згадати, що більша його частина - 90% - міститься в кишечнику), і не тільки у ссавців. Його можна зустріти у різних організмів, як у тварин, так і у рослин, у яких він регулює зростання і розвиток, а також допомагає правильно реагувати на різноманітні стреси. Але, як і у тварин, роль серотоніну у рослин часом виявляється дещо двозначною.
Дослідники з Чжецзянського університету разом з колегами з Університету Ньюкасла пишуть у своїй статті в Nature Plants, що серотонін заважає рису протистояти деяким шкідникам, таким, як бурая рисова цикадка і метелик рисова жовта вогневка. Для малюнків обидва цих комах - найбільш неприємні вороги, які щорічно завдають шкоди в мільярди доларів. Від цикадки є ще й додаткова шкода, пов'язана з тим, що вона розносить вірус, який псує судинну систему рослин.
Відомо, що рослини відчувають, коли їх щось турбує - змінюючи активність різних генів, вони намагаються зробити себе максимально несмачними. Хай-пін Лу (Hai-ping Lu) і його колеги вирішили з'ясувати, що відбувається в рослинах рису, коли їх починають їсти цикадки і гусениці вогневки. Виявилося, що в рисі стає багато саліцилової кислоти і серотоніну. Обидві ці речовини виходять з однієї молекули-попередника, і, коли відключали ген, що відповідає за синтез серотоніну, то його рівень, як і слід було очікувати, падав, а рівень саліцилової кислоти зростав - і, що найголовніше, рослини ставали стійкі до обох шкідників. Якщо ж у такі мутанти рису серотонін вводили спеціально ззовні, то стійкість до шкідників у них зникала.
З іншого боку, коли самих комах підгодовували кормом з підвищеним вмістом серотоніну, їх більше виживало і рис вони їли більш енергійно. У комах серотонін регулює імунітет і відіграє важливу роль у поведінці, наприклад, коли комаха шукає їжу. Ймовірно, підвищений рівень серотоніну в рисі, який зазнав нападу шкідників, являє собою якийсь побічний ефект від захисних заходів, що вживаються рослиною. І шкідники, очевидно, отримують свою користь з того зайвого серотоніну, який вони з'їдають разом рослинними тканинами і соками. Також можливо, що «гормон щастя» (хоча серотонін рослин навряд чи варто так називати) заважає працювати саліциловій кислоті, яка якраз відіграє роль захисного засобу.
Досі боротьба з цикадкою і вогневкою за допомогою інсектицидів особливих успіхів не приносила, і залишалося сподіватися тільки на те, що з'являться сорти рису, які самі по собі будуть стійкі до обох шкідників. Можливо, якийсь «безсеротоніновий» сорт допоможе вирішити цю проблему; правда, не будемо забувати, що рослинам серотонін все-таки потрібен, і «безсеротоніновому» рису необхідно буде якось скомпенсувати його втрату.