苦い真実：昆虫が有毒な植物アルカロイドにどのように対処するか

植物は、草食性の昆虫などの環境の課題に対処するための独創的な戦略を開発したユニークな生物です。これらの戦略の1つは、多くの生態学的機能に役立つ特殊な代謝産物として知られる膨大なアレイの化合物の合成です。特殊な代謝産物の最も魅力的で多様なグループの中には、異種環内に窒素原子が存在することを特徴とするアルカロイドがあります。薬用およびレクリエーションのアプリケーションを持っている人もいれば、非常に可変および/または毒性があるものもあります。人間と昆虫の両方に対するアルカロイドの影響は非常に多様であり、生理学と行動に影響を与えます。アルカロイドを含む植物を食べる昆虫は、これらの毒素の結果に対処するために多様なメカニズムを進化させました。これらには、昆虫が特殊な組織または臓器にアルカロイドを保存する隔離、シトクロムP450モノオキシゲナーゼやグルタチオンS-トランスフェラーゼなどの酵素による酵素解毒、および選択的摂食などの行動適応が含まれます。このレビューでは、植物のアルカロイドと、昆虫が食物源としてアルカロイドに富む植物を悪用し、これらの天然化合物の有害な効果を最小限に抑えることを可能にする進化的適応との関係を探ります。この魅力的で複雑な生態学的相互作用の包括的で更新された概要を提供することを目指しています。

Plants are unique organisms that have developed ingenious strategies to cope with environmental challenges, such as herbivorous insects. One of these strategies is the synthesis of a vast array of chemical compounds, known as specialized metabolites, that serve many ecological functions. Among the most fascinating and diverse groups of specialized metabolites are the alkaloids, which are characterized by the presence of a nitrogen atom within a heterocyclic ring. While some have medicinal and recreational applications, others are highly unpalatable and/or toxic. The effects of alkaloids on both humans and insects can be very diverse, affecting their physiology and behavior. Insects that feed on alkaloid-containing plants have evolved diverse mechanisms to cope with the consequences of these toxins. These include sequestration, where insects store alkaloids in specialized tissues or organs, enzymatic detoxification through enzymes such as cytochrome P450 monooxygenases and glutathione S-transferases, and behavioral adaptations such as selective feeding. In this review, we explore the relationships between plant alkaloids and the evolutionary adaptations that enable insects to exploit alkaloid-rich plants as food sources and ecological niches minimizing the harmful effects of these natural compounds. We aim to provide a comprehensive and updated overview of this fascinating and complex ecological interaction.