Почему так много лекарственных растений?

Вопрос

Довольно много видов растений можно использовать в лечебных целях . Например, Filipendula ulmaria богата ацетилсалициловой кислотой (аспирином).

Аллель, производящий полезное для хищника вещество, не должен закрепляться в популяции! Почему существует так много лекарственных растений?

Мысли

Вот некоторые (интуитивные, неясные или надуманные, неисчерпывающие и неисключительные) гипотезы, которые я могу придумать:

  1. Потому что растения хотят, чтобы их семена попали в организм, чтобы размножаться.

  2. Не потому ли, что существует так много веществ, влияющих на наш гомеостаз, что многие растения являются токсичными, а многие здоровыми по чистой случайности? Содержащие полезные вещества — это не приспособления, а побочный продукт эволюции.

  3. Вещества, полезные для нас, на самом деле эволюционировали, чтобы отпугивать хищников. Эти вещества токсичны в больших дозах и поэтому эффективны против мелких хищников или хищников, питающихся большим количеством растений (травоядных). Эти вещества в малых дозах действительно могут оказывать благотворное влияние. Например, вещество, которое сгущает кровь, очень токсично, если только вы не съедите его немного во время кровотечения.

  4. Мы (приматы или любой другой таксон, который вы хотите рассмотреть) эволюционировали, чтобы получить преимущество от окружающей среды. Вещества, которые были нейтральными, стали полезными. Преимущество чувствительности к различным продуктам заключается в том, что, выбрав источник пищи, мы можем исцелиться. Поэтому, развивая чувствительность к различным веществам, наше поведение может служить подкреплением иммунитета (и другой системы защиты от болезней). Если это правда, мы могли бы ожидать, что частота присутствия видов растений влияет на вероятность нарушения гомеостаза при их употреблении в пищу.

  5. Родовой выбор. Линии, производящие вещества, так или иначе активные в организме хищников, подвергаются множеству различных сил отбора из-за этих веществ. Поэтому они получают более высокую скорость видообразования, чем другие линии.

  6. Содержание некоторых нетравоядных видов в большой популяции (помощь им) — лучший способ сохранить растительноядные виды в небольшой популяции (из-за конкуренции за территорию, отношений с хищниками и т. д.).

Спасибо за ответы! Думаю, вы оба, грубо говоря, выбрали гипотезу 3. Возьмем опять пример с салициловой кислотой. Эта кислота обладает важным фармакологическим эффектом, но не используется непосредственно растением для самообороны. Это не что иное, как гормон (а не половые метаболиты, такие как никотины, проантоцианидины, ментолы, цианиды и т. д.).
Так почему же Filipendula ulmaria выработала гормон, оказывающий фармакологический эффект на человека (и, я полагаю, на всех млекопитающих, а может быть, даже на всех вторичноротых и более)? гипотеза 3 не дает объяснения химическим веществам, не связанным с токсичностью.
Я думаю, вы можете попасть в ловушку «если это есть, то есть причина» ... Сколько других химических веществ присутствует в том же растении, которые не действуют на людей? Тот факт, что одно конкретное соединение взаимодействует с белком в организме человека, не означает, что оно эволюционировало по этой причине. Следует учитывать, что са имеет очень простую ароматическую структуру, и неудивительно, что она может взаимодействовать с другими белками, кроме эндогенных белков растений. В любом случае, при приеме в больших количествах са действительно токсичен, поэтому в конкретном случае объяснение № 3 остается в силе.
Что ж, я не попадусь в эту ловушку. Это означало бы, что комбинация гипотез 2 и 3 отвечает за присутствие этих химических веществ.
@ Remi.b - Просто чтобы уточнить, вторичный метаболит не обязательно используется строго для защиты, это просто соединение, которое не вредит растению, если не присутствует. Например, некоторые вторичные метаболиты представляют собой пигменты, некоторые являются гормонами, а некоторые участвуют в структурной поддержке (например, лигнины, полученные из фенольных соединений). Кстати говоря, «вторичный метаболит» (см. ваш первый комментарий), предположительно, является фрейдистской опечаткой .
@J.AlfredPrufrock Хорошая мысль! спасибо

Ответы (2)

Возможно, вопрос можно также сформулировать так: «Почему растения обычно производят химические вещества, обладающие фармакологическим или токсикологическим действием на человека и животных?», и на этот вопрос часто рассуждают, что растения, будучи сидячими и в остальном беззащитными источниками пищи для хищники, производят соединения, влияющие на физиологию животных таким образом, что хищнику не выгодно их потреблять, что близко к вашей 3-й гипотезе. Помните, что фармакологическая польза в значительной степени антропоцентрична и при этом относительна. Например, растительное соединение, снижающее кровяное давление, может быть использовано для лечения гипертонии, но если это растение потреблять в естественном виде в значительном количестве, оно может вызвать шок, остановку сердца и т. д.

Большинство фармакологически активных соединений растений включают класс соединений, известных как вторичные метаболиты : метаболические промежуточные продукты, которые в значительной степени не связаны с функциями роста, дыхания и т. д. (часто интерпретируются как свидетельство наличия защитного механизма).

Прочтите эту статью в Википедии и посмотрите, что вы думаете: http://en.wikipedia.org/wiki/Plant_defense_against_herbivory

Основными классами вторичных метаболитов в растениях являются: терпены, которые представляют собой полиизопреноиды, фенольные соединения, в том числе полифенольные соединения, которые широко используются в исследованиях натуральных продуктов, и алкалоиды (наряду с другими азотистыми соединениями).

+1 за хороший ответ (и отличное имя пользователя, приятно видеть ученого, который любит поэзию :)).
Приятно видеть, что статья в Википедии цитирует статью Рэйвена и Эрлиха (которая выдвигает гипотезу о совместной эволюции химической защиты растений и антагонизма насекомых).

Во-первых, большинство растений и других природных лекарственных средств существовали задолго до того, как мы узнали о них; Дело не в том, что растения имитируют лекарства, а в том, что лекарства имитируют растения.

Если кратко ответить на ваш вопрос, то соединения, которые мы можем использовать для нашей собственной медицинской пользы, часто делают другие вещи, мы просто адаптируем их для наших собственных целей. Пенициллин, вероятно, лучший пример. Он возник не для того, чтобы люди могли бороться с бактериями, он возник в грибах и помог грибам атаковать бактерии; мы просто присвоили его. Подобно растительным соединениям, таким как таксол (технически снова грибы). Еще один хороший пример можно найти в моем недавнем ответе о змеином яде . Хотя многие из этих соединений токсичны для человека, они очень похожи или даже идентичны соединениям, которые в разных дозах могут быть полезными.

Такие вещества, как капсаицин (также известный как острота) и кофеин, на самом деле являются раздражителями, которые растения используют для защиты от хищников, но мы, в определенных случаях и дозах, сходим с ума от них. То же самое для веществ в горчице, имбире или перце. Представьте себе все растительные или животные химические вещества, которые мы не используем!

Почему так много лекарственных растений?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v