Зачем растению эволюционировать, чтобы произвести химическое вещество, вызывающее привыкание?

рхилл45

Зачем растению эволюционировать, чтобы произвести химическое вещество, вызывающее привыкание?

Кажется непродуктивным с точки зрения выживания для растения производить вызывающее привыкание химическое вещество, поскольку это растение будет постоянно искаться животными, которые его проглатывают. В этом случае я ищу здесь возможный общий и всеобъемлющий ответ, который описывал бы большинство растений, которые производят это. Не конкретный экземпляр (хотя, если бы он был приведен в качестве примера, это было бы плюсом).

Чтобы оценить масштабы этого с точки зрения количества растений, производящих соединения, потенциально вызывающие привыкание, см. этот сборник:

сборник растительных средств, которые, как сообщается, производят токсичные, психоактивные или вызывающие привыкание соединения.

WYSIWYG

Какое химическое вещество вызывает привыкание?.. Можете ли вы добавить несколько примеров и ссылок?

канадец

Такие соединения, как никотин и кофеин, ядовиты, особенно для насекомых.

рхилл45

@WYSIWYG Я пытаюсь сохранить это в общих чертах, но я знаю, что этот вопрос пограничный - может быть, слишком открытый.

джеймскф

Предполагаемые вызывающие привыкание свойства легко могут быть случайными побочными эффектами, не связанными с какой-либо функцией, которую химическое вещество выполняет в растении. Помните, что эволюция не планирует заранее.

WYSIWYG

@canadianer Несколько месяцев назад в научном журнале была статья, в которой говорилось, что пчелы лучше запоминают цветы, нектар которых содержит кофеин.

канадец

@WYSIWYG Это довольно интересно. Я также думал, что такие соединения, будучи вызывающими привыкание, могут способствовать распространению семян высшими животными.

WYSIWYG

@canadianer Нашел статью ... Я добавил это как ответ ..

френель

Посмотрим. Плантации коки или табака содержат миллиарды и миллиарды растений. Это огромный успех с точки зрения Дарвина!

Алек Тил

На самом деле они не «развили черту зависимости».

рхилл45

@WYSIWYG не думал о рассеивании семян! Вы это сами придумали? Хороший

рхилл45

Помимо выкуривания грузовика банановой кожуры, какие фрукты вызывают привыкание? Интересно.

рхилл45

Хороший сборник efsa.europa.eu/en/scdocs/doc/280rax1.pdf

джеймскф

@WYSIWYG: Это говорит о том, что кофеин полезен для пчел, как и для людей. Я подозреваю, что пчелы также будут лучше запоминать цветы с более/более питательными нектарами, в то время как растения будут вынуждены эволюционировать (посредством выбора случайных вариаций, а не намерения) нектаров, которые «приятны на вкус», но не настолько энергоемки для производства. .

файлподводный

Как вы определяете «аддиктивность» в общем случае (т.е. не только для людей)? Считаете ли вы, например, нектар вызывающим привыкание соединением для насекомых, питающихся нектаром? Как отделить соединения, вызывающие привыкание, от просто предпочитаемых соединений, субстратов или пищевых продуктов. Должно ли соединение быть в какой-то степени вредным или токсичным для видов, питающихся им (многие примеры, обычно обозначаемые как «химические вещества, вызывающие привыкание» у людей, считаются вредными)?

алгиогия

Только сегодня утром я прочитал о гусенице, которая производит сладкое вещество, вызывающее привыкание у муравья. Муравьи проведут остаток своей жизни в качестве телохранителей гусеницы. Растения могли бы выработать аналогичный защитный механизм, вводя в действие другие организмы в качестве защиты.

рхилл45

@algiogia симбиотические отношения

jzx

Это вопрос перспективы. Большинство химических веществ, которые вызывают привыкание у нас, людей (особенно алкалоиды), а также могут вызывать привыкание у некоторых других животных, также являются инсектицидами. Многие растения, которые мы считаем ядовитыми, являются хорошей пищей для других видов, а многие растения, которые насекомые считают ядовитыми, являются для нас лакомством.

Это отличный пример бесцельного характера эволюции. Растения, которые могли бы успешно защищаться от насекомых, стабилизируются на растворе, который оказывается для них вредным в определенных отношениях. Хотя вам будет трудно найти лучший способ гарантировать размножение, чем зависимость от людей.

Фоновая ссылка

Также представляет интерес

рхилл45

Хороший ответ, оставлю это открытым еще на пару, но мне это нравится

жизнь в деревьях

Нельзя обнаружить никаких вызывающих привыкание продуктов, производимых растениями, которые оказывали бы исключительно пагубное воздействие на растение, все они в основном оказывают положительное воздействие, и растения могут минимизировать или максимизировать одно химическое вещество, находящееся в их распоряжении, на протяжении нескольких десятков поколений, потому что это всего лишь одно химическое вещество. . Химические изменения являются наиболее полезным и эволюционно дешевым методом для растений, чтобы отпугивать или привлекать животных, их легче приспособить, чем цвет, форму, опушенность, стрекательные клетки, размер и так далее.

jzx

Верно. Даже если они обычно токсичны для системы растения, они просто хранят их в вакуолях.

беспомощный

+ 1 за «Хотя вам будет трудно найти лучший способ гарантировать размножение, чем зависимость от людей».

Джейсон

Добавьте к этому, что большинство растений не вызывают такого привыкания в своей естественной форме, как в обработанном виде. Таким образом, проблема, вероятно, до некоторой степени саморегулируется до тех пор, пока мы не решим вырваться из естественной системы и культивировать ее.

каай

Привлекательность для людей может способствовать распространению, но «хорошо для нас» вряд ли соответствует «хорошо для вида» (наши плантаны (бананы) быстро умрут, если прекратится забота), и мы беспечны (возможно, сильфиум вымер).

леди.пончик

Как кто-то заметил ранее, такие химические вещества, как никотин и морфин, были продуктами эволюции, предназначенными для отпугивания животных. Более подробно это объясняется в этой статье здесь .

Биологи-эволюционисты, изучающие взаимодействие растений и травоядных, убедительно доказали, что многие вторичные метаболиты растений, в том числе такие алкалоиды, как никотин, морфин и кокаин, являются сильнодействующими нейротоксинами, которые эволюционировали для сдерживания потребления травоядными животными.

Но похоже, что те же химические вещества оказывают неблагоприятное воздействие на то, для чего они изначально предназначались:

Например, были идентифицированы один или несколько растительных алкалоидов, которые мешают почти каждому этапу передачи нервных сигналов. Цели включают синтез, хранение, высвобождение, связывание, дезактивацию и обратный захват нейротрансмиттеров, активацию и функцию ионных каналов, а также ключевые ферменты, участвующие в передаче сигнала.

Как это ни парадоксально, те же свойства, которые используются для объяснения того, почему обычные наркотики, такие как кофеин, никотин и кокаин, являются токсичными, также используются для объяснения того, почему эти соединения полезны. Поэтому важно подчеркнуть, что эти и другие наркотики, вызывающие привыкание, появились только потому, что они успешно сдерживали , а не вознаграждали или подкрепляли потребление растений.

Например, давайте подробнее рассмотрим никотин. Это соединение не всегда присутствует в растении, вместо этого оно вырабатывается как реакция на триггер.

Nicotiana attenuata является важным модельным видом для анализа взаимодействия растений и травоядных с участием никотина. Это одомашненное североамериканское табачное растение, на которое нападают более 20 различных травоядных, от млекопитающих-браузеров до внутриклеточно питающихся насекомых. Эти атаки вызывают ряд защитных реакций, включая выработку никотина.

Таким образом, Nicotiana эволюционировала, чтобы распределять химические средства защиты стратегически, концентрируя их в наиболее ценных частях растения, таких как молодые листья, стебли и репродуктивные органы, и регулируя их выработку в зависимости от типа травоядного и степени повреждения листьев.

Этот последний пример концентрируется на никотине, но он облегчает понимание того, как растения могут использовать производство такого химического вещества в качестве средства защиты.

Кроме того, в зависимости от вещества и существа, которое потребляет растение, можно увидеть разные результаты. Я нашел интересную информацию в этом менее подробном тексте здесь :

Защитные соединения растений, такие как никотин и кокаин, обычно нацелены на компоненты нервной системы насекомых. Эти компоненты включают белки, играющие важную роль в физиологии насекомого, которые могут включать специфические рецепторы, ионные каналы, ферменты и т. д. В большинстве случаев защитное химическое вещество убивает насекомое, воздействуя на один или несколько из этих белков; в других случаях химические вещества просто делают растение неприятным для насекомого, и поэтому насекомое оставляет растение в покое.

WYSIWYG

Я привожу пример, который несколько противоречит пунктам, упомянутым в других ответах относительно токсичности алкалоидов для насекомых.

Кофеин является стимулятором и в больших дозах токсичен (в том числе для человека), а в малых дозах оказывает стимулирующее фармакологическое действие на организм. Тот же принцип применим и к насекомым. Исследование Райта и др. al (2013) обнаружил, что кофеин в нектаре некоторых цветов улучшает память пчелы об этом цветке (в целом награда).

Они также упомянули, что:

Два рода растений, производящих кофеин, Citrus и Coffea , имеют большие цветочные проявления с сильным ароматом и дают больше плодов и семян при опылении пчелами (8, 9).

Однако кофеин имеет горький вкус, и пчелы отвергают нектар (сахарные растворы), содержащий кофеин в больших количествах (>1 мМ).

Март Хо

Возможно, кофеин действует как стимулятор во всех дозах, поэтому он токсичен в больших дозах.

джеймскф

Также можно утверждать, что в высоких дозах токсично все, включая кислород и воду.

Мейсон Уилер

Кофеин имеет общий положительный эффект? Это не то, что я слышал: New research from Johns Hopkins Medical School shows that performance increases due to caffeine intake are the result of caffeine drinkers experiencing a short-term reversal of caffeine withdrawal. By controlling for caffeine use in study participants, John Hopkins researchers found that caffeine-related performance improvement is nonexistent without caffeine withdrawal.(найдено на linkedin.com/pulse/… )

Мейсон Уилер

Что касается пчел, предпочитающих наркотики, вызывающие привыкание, то это на самом деле превращается в одну из величайших трагедий нашего века: одна из причин, по которой медоносные пчелы так катастрофически вымирают в последние несколько лет, связана с появлением новых пестицидов, полученных из никотина. который, помимо того, что он очень токсичен для пчел, также вызывает сильное привыкание, поэтому они просто продолжают возвращаться за добавкой, пока это не убьет их. Целые колонии стоят их.

WYSIWYG

@MasonWheeler Кофеин и никотин существуют уже несколько тысяч лет.

Мейсон Уилер

@WYSIWYG: Конечно, но какое это имеет отношение к тому, что я написал в комментариях?

Геобиты

@MasonWheeler Этот вопрос был задан на Cognitive Sciences , если вам интересно.

авгурар

Я не думаю, что это противоречит другим ответам, просто добавляет потенциальную вторую причину, по которой растения могли эволюционировать для производства определенных лекарств.

АлисаД

Краткий ответ
Появление психоактивных соединений в растениях не имеет ничего общего с их зависимостью у человека.

Фон
Психоактивные растения появились задолго до человека. Следовательно, вопрос должен звучать так: « Почему у людей развился мозг, который проявляет аддиктивную склонность к ядовитым соединениям, в изобилии доступным в природе »? Ответ таков: потому что наш мозг развивался в отсутствие веществ, вызывающих привыкание.

Нужно понимать, что соединения, вызывающие привыкание, выращиваются и обрабатываются . Когда гуманоиды эволюционировали в течение миллионов лет, у большей части не было средств для выращивания, сбора и обработки кофейных зерен, табака и листьев коки. Более того, наркотики, вызывающие наибольшее привыкание, такие как инъекционный героин и курительный кокаин (крэк), подвергаются химической очистке . Метамфетамин и многие опиаты, вызывающие привыкание, являются чисто синтетическими . В естественном виде листья коки и мак вызывают гораздо меньшее привыкание , потому что в сыром виде им не хватает дофамина.. Вместо этого жевание сырых растительных материалов, таких как листья коки, вызывает легкий эффект с медленным началом и легким ослаблением. Внезапный прилив дофамина вызывает состояние блаженной эйфории, преследуемое наркоманами героина, крэка и метамфетамина, в то время как ужасный крах, связанный с этими очищенными наркотиками, является одним из сильных мотиваторов для поиска новой дозы. Также обратите внимание, что перед продажей табак подвергается интенсивной обработке в процессе сушки. Сырые, древесные табачные изделия гораздо реже вызывают зависимость.

Кроме того, обратите внимание, что многие вещества, вызывающие привыкание, происходят из Америки (кока) и Азии (опиаты). Люди пришли из Африки. Африка является одним из континентов , где очень мало растений, содержащих наркотики (исключение составляет Qat - легкое лекарство).

рхилл45

Это хороший ответ, но не то, что я изучаю. Совершенно очевидно, что очищение кокаина и героина дает гораздо более сильную зависимость. А модель болезни зависимостью...другая тема. Я пытался подвергнуть сомнению естественный селективный процесс, в котором эти соединения, по-видимому, заняли нишу выживания в некотором смысле.

АлисаД

@ rhill45 - и это именно то, чему я здесь противодействую. Я понимаю, что это не то, что вы хотите услышать, но я счел уместным поделиться своим мнением. Другие объясняли, почему растения производят наркотики , я объясняю, почему появление этих растительных наркотиков не имеет ничего общего с зависимостью у человека.