Валерий Балаян: Химический язык насекомых

Интересные результаты получены при исследовании физиологической связи между гормонами насекомых и активностью феромонов, выделяемых самками. По мнению ученых, гормоны — химические предшественники феромонов в биологической эволюции класса шестиногих. Для изучения роли гормональных веществ исследователи провели микрохирургическую операцию, удалив железы, вырабатывающие ювенильный гормон у самки большого мучного хрущака. Оказалось, что у прооперированного насекомого биосинтез половых феромонов резко снизился. Если сделать подопытному насекомому укол специальным стеклянным капилляром и под хитиновый покров впрыснуть гормон, синтез феромона ускоряется почти в 10 раз.

Гормональные вещества — важные регуляторы роста и развития шестиногих. Чтобы понять ту физиологическую роль, которую выполняют эти вещества, необходимо вспомнить об удивительном явлении в жизни ползающих и летающих представителей мира насекомых.

Метаморфоз — это чудо-перевоплощение крошечного яйца в очень подвижную и прожорливую личинку, а затем опять в покоящуюся и ждущую своего часа куколку, из которой выходит, наконец, половозрелое насекомое. Много умов билось над разгадкой механизма этих превращений. Еще древнегреческий философ Аристотель считал, что растущая личинка представляет собой мягкое яйцо. Много лет прошло, пока ученые смогли приблизиться вплотную к тайнам метаморфоза. И то, что уже известно сегодня, — поразительно и наводит на дальнейшие размышления об эволюции самого многочисленного класса животных, населяющего землю.

В последние годы ученые, проникающие в тайны физиологии шестиногих, выяснили, что в индивидуальном развитии и метаморфозе принимают участие три гормона. Один из них, синтезируемый клетками мозга, стимулирует активность эндокринных желез (активационный гормон), другой — рост тканей тела в процессе метаморфоза (экдизон). Третий гормон извлечен из брюшка самца цекропии в 1956 г. и назван ювенильным. Это знаменитое «золотое масло» (экстракт золотистого цвета) выделяют специальные железы, названные прилежащими телами. Гормоны действуют на определенной стадии развития личинки, и если удалить железы, синтезирующие эти вещества, то прервется «детство» насекомых: они будут вынуждены стать взрослыми. Если же сделать операцию под микроскопом и пересадить прилежащие тела личинке, готовящейся, стать куколкой, то можно омолодить ее. Однако за такую молодость насекомые расплачиваются, достигая гигантских размеров и обретая уродливые формы. Важную «диспетчерскую» роль выполняет ювенильный гормон в семьях и колониях общественных насекомых. Выйдет ли из куколки пчел матка или трутень, царица или солдат в кастах термитов — зависит от этого гормона-регулятора.

Вещества, обладающие свойствами ювенильного гормона, обнаружены в тканях различных живых организмов: от растений до человека. Расшифровав строение молекул этих веществ и выяснив их роль в росте и развитии насекомых, ученые предложили использовать подобные соединения в качестве нового оружия против многочисленных вредителей полей, садов, лесов и виноградников.

В настоящее время известно более 500 ювеноидов, которые по своей активности не уступают самым токсичным ядам. И если любое искусственно синтезированное химическое оружие — инородное тело для организма насекомых, то ювенильный гормон — «родной» регулятор химии шестиногих. Достоинство новых инсектицидов — безвредность для окружающей среды и высших животных. Ученые всего мира начали работать над созданием еще одного чудо-оружия. Уже сейчас получены хорошие результаты в борьбе с дубовой листоверткой и чехлоноской, повреждающими лиственные леса. Однако и здесь насекомые преподнесли ученым сюрприз, приобретая иммунитет к своим «ядам».

Кроме веществ внутренней секреции насекомых на синтез «молекул любви» влияет пища этих животных. При изучении поведения бабочек-данаид была обнаружена двойная роль растительных алкалоидов в жизнедеятельности этих насекомых. Эти вещества, необходимые бабочкам для биосинтеза половых феромонов, выполняют также и защитную роль.

Жуки-короеды тоже используют вещества, извлекаемые из растений двумя способами. Так, например, мирцен — мужской феромон жуков выделяется ими из пищи без изменений, а вербенол и вербеной они синтезируют, изменяя исходные структуры растительных соединений. Смесь этих компонентов можно было бы использовать как идеальную приманку для отвлечения самок короеда от сосны. Однако необходимо отметить, что все превращения растительных веществ в феромоны насекомых не обходятся без участия микроорганизмов, обитающих в кишечнике шестиногих. Так, у короедов обнаружены бактерии, которые превращают пинен в вербенол, а присутствующие гам грибы-симбионты окисляют вербенол до вербенона. Такая экологическая связь между растениями и насекомыми, по-видимому, и определяет привлекательность тех или иных деревьев для колонизации их жуками. Бабочки-данаиды и жуки-короеды — немногие из шестиногих, которые в процессе эволюции приобрели способность использовать химию растений для взаимоотношений между полами.