Обоняние. Увлекательное погружение в науку о запахах - Паоло Пелоси

Любопытно, что некоторые растения (например, дикий картофель) тоже освоили синтез β-фарнезена, только у них это продукт сложного вторичного метаболизма. Это счастливое стечение обстоятельств подарило им неуязвимость от тлей и, как следствие, дополнительное эволюционное преимущество. Разумеется, ученые немедленно занялись выведением генно-модифицированных растений, способных синтезировать β-фарнезен, что стало огромным подспорьем в деле защиты урожая от тлей и переносимых ими болезней.

Саранча тоже не считается социальным видом, но любит собираться большими компаниями и жить вместе. Их способность опустошать поля вошла в легенду. От стаи саранчи нет защиты – это настоящее бедствие, описанное еще в Библии. После них остается… нет, не потоп, но бесплодная пустыня.

На своем веку саранча переживает впечатляющие физиологические метаморфозы. Если ее правильно воспитывать, то, достигнув зрелости, она ведет одиночный образ жизни и ни в какие стаи не собирается. Все-таки оказавшись в компании себе подобных, саранчи становятся очень общительны и с удовольствием болтают между собой, хотя ни в какое структурированное сообщество при этом не организуются. В этом случае у них меняется физиология, а фенотипический цвет из зеленого становится коричневым (в случае восточного вида Locusta migratoria). Происходит также ряд модификаций на молекулярном уровне. Относительно недавно ученые обнаружили, что в этом превращении важную роль играет метилирование ДНК. Именно в этой форме саранча становится агрессивным опустошителем полей. Логично, что, если блокировать метаморфозу, это сильно уменьшит ущерб, который этот вид наносит сельскому хозяйству. Инициатором сложной последовательности биохимических процессов, ведущих в итоге к роению, является летучая молекула – ученым удалось идентифицировать ее у другого экономически важного вида, пустынной саранчи, Schistocerca gregaria. Эта молекула проста, но довольно необычна. Она называется фенилацетонитрил (см. рис. 18) и работает одновременно как феромон метаморфозы (потому что вызывает смену физиологической фазы) и феромон роения (так как заставляет трансформировавшуюся саранчу сбиваться в стаи). Это же самое соединение в относительно высоких концентрациях подавляет ухаживания, чтобы избежать однополых атак. Похожие вещества с необычной нитриловой группой, присоединенной к такой же необычной нафталеновой системе, вырабатывает и восточная саранча – и тоже пользуется ими в качестве феромонов.

Пока что наука не до конца расшифровала химический язык саранчи; рано или поздно дальнейший прогресс позволит нам вмешаться во внутривидовую коммуникацию и научиться не допускать роения. А до тех пор у нас есть шанс восхититься неожиданной сложностью этой системы, где один и тот же химикат может вызывать совершенно разные поведенческие реакции в зависимости от концентрации, контекста окружающей среды и физиологического состояния насекомого.

Владение иностранным языком несет несомненные преимущества. Оказавшись в незнакомой стране, умеющий читать таблички найдет дорогу в супермаркет и не останется голодным. Понимающий предупреждения об опасности вовремя спрячется и останется в живых. В условиях военного времени шпион, понимающий язык врага, может принести значительную пользу своим.

Запах добычи

Некоторые насекомые потрясающим образом научились понимать язык других видов, а местами и говорить на нем. Несмотря на свою очаровательную внешность, божьи коровки на самом деле свирепые хищники. Тли для них – любимый деликатес, который они научились вынюхивать по феромонам опасности, похожим или даже идентичным у многих видов тлей. β-фарнезен, уже знакомое нам вещество, тли выделяют при нападении врага, чтобы предупредить сородичей. Как ни парадоксально, феромон, задача которого спасти вид, на практике, наоборот, привлекает хищника и делает ситуацию еще хуже.

По тому же β-фарнезену колонии тлей отслеживают и муравьи, хотя в этом случае отношения между двумя видами устанавливаются куда более взаимовыгодные. Муравьи обожают сахаристые выделения тлей и поэтому держат целые стада этих малюток, за которыми тщательно ухаживают. Как им это удается?

Химические вещества, выделяемые муравьями из расположенных на ногах желез и известные как феромоны слежения, обладают еще одним полезным свойством: они успокаивают и подчиняют тлей. Порабощая этих насекомых и защищая их от божьих коровок, муравьи обеспечивают себе бесперебойные поставки сладкого лакомства.

Подобная привычка «подслушивать» адресованные кому-то другому химические сигналы часто встречается у паразитов и паразитоидов. Некоторые виды ос откладывают яйца в личинки или яйца мотыльков. Крошечная Trichogramma brassicae паразитирует на бабочке-капустнице Pieris brassicae. Она способна различать запах спарившихся самок. Почуяв его, она садится на самку и ждет, когда та отложит яйца, после чего немедленно откладывает в них свои. Этот запах на самом деле антиафродизиак, фенил ацетонитрил (по интересному совпадению это еще и феромон роения у саранчи, о котором мы совсем недавно говорили), которым самец помечает самку после спаривания, чтобы сделать ее непривлекательной для других самцов.

Детский феромон, выделяемый личинками медоносных пчел и служащий призывом «покорми меня!», к несчастью, оказывается орудием их же уничтожения. Детские вопли «слышат» самки клеща-паразита рода Varroa. Они забираются в ячейки сот за день до запечатывания и, таким образом, оказываются замурованы вместе с личинкой. Там клещ откладывает яйца и паразитирует на куколке. К тому времени как из ячейки выходит взрослая пчела, сильно ослабленная таким соседством, несколько клещей успевает полностью сформироваться и спариться, после чего сразу же приступают к поискам новых личинок-хозяев.

Куда бы вы ни отправились в путешествие, везде вас будут ждать комары. Они мастерски адаптируются к любым климатическим зонам, от тропиков до Арктики: главное, чтобы рядом была вода и животные, из которых можно пить кровь. Всем известно, какие комары надоедливые и как потом чешется место укуса. Впрочем, все это сущие пустяки по сравнению с серьезнейшими болезнями, которые они переносят – особенно в жарких странах. Малярия, желтая лихорадка, лихорадка денге, чикунгунья – из самых худших и уносят миллионы жизней каждый год [10].

Комары и кровь

Чтобы отложить яйца, комарихам нужно пообедать кровью в дополнение к их обычному вегетарианскому рациону. Как же они находят свою добычу? Разумеется, по запаху. Однако стратегия в целом несколько сложнее. На самом деле у комаров есть три показателя, по которым они находят живых существ: тепло, двуокись углерода и запах. Первые два сообщают насекомому, что животное определенно живо и дышит, а запахи дают о нем всякую дополнительную информацию. Комары – весьма разборчивые ребята, и разные их виды (а иногда даже и разные популяции) предпочитают питаться кто свиньями, кто мышами, кто птицами, а кто – человеком.

Репелленты против инсектицидов

Ученые всегда пытались понять, как можно сократить поголовье комаров, и в последнее время в этих исследованиях наметился серьезный прогресс. Вместо инсектицидов они пытаются ввести в оборот альтернативные тактики – прежде всего репелленты, которые можно наносить прямо на себя или применять для закрытых помещений. Но, увы, не все здесь так просто. Уже несколько десятилетий люди с известным успехом пользуются репеллентами с основой на ДЭТА (диэтилен-триамине) и икаридине – двух синтетических циклических аминах (см. рис. 19), которые работают только в довольно высоких дозах. Разнообразные лосьоны, спреи и карандаши должны содержать не менее 10–20 % активного вещества, а в некоторых случаях и все 40 %. Такая серьезная дозировка и нейротоксичность этих веществ, структурно очень близких к некоторым инсектицидам, заставили ученых искать им замену.