Дождевые черви распространены почти по всей планете благодаря уникальным соединениям — дрилодефенсинам, которые позволяют им переваривать самые разные растительные остатки и убирать толстые слои опавшей листвы с поверхности почвы, отмечают авторы исследования в Nature Communications. «Без дрилодефенсинов опавшая листва долго сохранялась бы на почве и накапливалась в огромные кучи.
Если бы вы взглянули на леса и сельскую местность на такой альтернативной Земле, вы бы их не узнали. Цикл углерода в природе был бы серьезно нарушен», — пояснил Джейк Банди (Jake Bundy) из Имперского колледжа Лондона (Великобритания).
Банди и его соавторы объясняют, что опавшие листья деревьев, кустарников и других растений содержат большое количество фенольных производных и иных токсичных веществ, делающих их практически непригодными в пищу для многих травоядных насекомых и животных, так как эти соединения мешают и замедляют пищеварение. Однако есть исключение — обычные дождевые черви (Lumbricina), которые способны перерабатывать компост и другие виды перегноя, превращая их в гумус — основу плодородной почвы, придающую ей характерный темный цвет.
Именно поэтому Чарльз Дарвин и многие другие выдающиеся биологи называли червей «пахарями земли» и считали их одними из ключевых организмов на планете. Долгое время ученых интересовало, как именно черви приобрели такую способность и как она реализуется на биохимическом уровне; открытия команды Банди дают ответы на эти вопросы.
Исследователи воспользовались новой методикой масс-спектрометрии MALDI, которая позволила детально изучить содержимое желудочно-кишечного тракта дождевых червей и определить химический состав практически всех молекул, участвующих в расщеплении растительного материала. В результате они обнаружили дрилодефенсины — соединения, которые связывают фенолы и препятствуют их взаимодействию с другими пищеварительными ферментами в кишечнике и желудке червей.
По словам ученых, по своей действию эти природные нейтрализаторы фенолов не уступают промышленным аналогам, доступным на рынке. Они работают примерно по тому же принципу, что и моющие средства: молекулы дрилодефенсинов присоединяются к поверхности потребляемой листвы и взаимодействуют с фенолами и другими токсинами, нейтрализуя их до того, как те успевают связаться с пищеварительными ферментами.
Ученые оценивают, что в составе червей, обитающих в почвах континентальной Европы, содержится около миллиона тонн лишь одного вида дрилодефенсинов. Важность этих соединений подтверждается и тем, что они не обнаруживаются в самом гумусе — видимо, кишечник червей извлекает и перерабатывает их из уже проглоченной растительной массы.