Азбука общения живых организмов

Многообразен мир животных, и каждый существующий вид в своей жизни пользуется довольно сложной и своеобразной сигнализацией. Среди различных способов передачи информации в животном мире значительная роль отводится запахам. Животные и растения подают с помощью летучих молекул специфические сигналы, без которых невозможна нормальная жизнедеятельность этих организмов. Такая химическая коммуникация — общебиологическое явление и встречается у представителей различных ступеней эволюционной лестницы: от бактерий до человека. Причем в качестве сигналов животные организмы используют очень разнообразный набор химических соединений, которые служат своеобразной азбукой этого языка. Нередко кодирование информации осуществляется не одним каким-нибудь веществом, а смесью пахучих молекул. Это в значительной степени расширяет возможности химического общения между животными, но затрудняет работу исследователей по расшифровке значений их языка.

Наряду с обонянием живые существа пользуются зрением, слухом, осязанием и другими органами восприятия и передачи информации, которые в зависимости от уровня развития организма могут играть в общении различную роль. Однако большинство ученых считает, что химическая сигнализация при помощи запахов — один из самых древних способов общения и обмена информацией между живыми организмами.

А сколько нераскрытых тайн связано с химическим языком животных! Нередко эти загадки вдохновляли не только исследователей, но и писателей-фантастов Так, в одном из своих романов Клиффорд Саймак нарисовал картину захвата нашей планеты космическими пришельцами, которые незаметно стали вмешиваться в законы развития человеческого общества. Оставаясь инкогнито, они поставили земную цивилизацию почти на грань катастрофы. Казалось бы, неминуем печальный конец, но в последний момент обнаружилась ахиллесова пята инопланетян. Коварные планы пришельцев из космоса нарушил небольшой пушистый зверек — скунс. Оказалось, что испускаемый скунсами запах обладает магическим свойством привлекать невидимых врагов. Молекулы этого вещества лишили захватчиков рассудка, и они обнаружили себя. Оставив все свои притязания и забыв о цели визита на Землю, инопланетяне устремились к источнику мускуса.

Фантазия писателя основана на реально существующем явлении, ведь пахучие молекулы действительно играют чрезвычайно большую роль в жизни некоторых видов животных.

Большинство из нас, кто по рассказам, а кто на собственном опыте, знакомы с запахом мускуса. Это остропахнущее вещество выделяют железы самца мускусной кабарги, который привлекает им самку. Кроме этого животного, обитающего в горах Центральной Азии, аналогичный запах испускает и американский скунс.

Есть и другие летучие соединения, которыми пользуются живые организмы для своих «химических разговоров». Сложна и разнообразна азбука запахов в мире животных. Пахучие молекулы привлекают самца к самке и, отмечая границы «владений», создают своеобразный запаховый барьер для незваных гостей, а также служат невидимыми ориентирами для сородичей, позволяя им находить друг друга в дебрях окружающего мира. Используя химические сигналы, животные сообщают об опасности во время нашествия врагов, а при необходимости «химический телеграф» помогает собрать «соплеменников» в одном месте.

Для того чтобы выделить все многообразие этих таинственных молекул из огромного числа других химических соединений, ученые после длительных споров решили назвать их феромонами. Этот наиболее употребимый сейчас термин образовали, соединив два греческих слова pherein (переносить) и horman (возбуждать, стимулировать). Феромоны — летучие вещества, синтезируемые и выделяемые в окружающую среду живыми организмами. Эти химические соединения вызывают специфическое поведение у особей одного и того же вида.

В настоящее время ученые обнаружили у животных феромоны следа и тревоги, а также половые и агрегационные пахучие вещества. Кроме того, были открыты феромоны — метчики территории.

Сколько прекрасных строк написано об удивительных способностях наших четвероногих друзей — собак отыскивать по невидимым пахучим следам преступников. В экспериментах собаки смогли без труда различать даже членов одной семьи, если среди них не было однояйцевых близнецов. Так, например, если ищейке давали понюхать вещи одного близнеца, не участвовавшего в опыте, она уверенно шла по следу другого.

Собака может служить не только ищейкой или сторожем. Установлено, что, кроме алифатических кислот (масляной, валериановой и др.), ее нос чувствует запах природных углеводородов. Используя собачье обоняние, специалисты довольно быстро определяют утечку в газопроводе и предупреждают аварии.

Кто теперь не знает о феноменальных способностях лососей и угрей находить свои родные места, удаляясь от них на тысячи километров вглубь океанов? Возможно, стаи рыб ориентируются в океане по солнцу и течениям, а подплывая к родным берегам, — по запаху и вкусу веществ, растворенных в воде. Эти ориентиры помогают обитателям морей и океанов заботиться о продолжении рода, преодолевать все препятствия, достигать места нереста.

По некоторым данным, у рыб обоняние в 3...5 раз тоньше, чем у собак. Кроме того, они могут уловить присутствие жизненно важных соединений на расстоянии до 20 км. Опыты показали, что рыбам небезразличны ничтожные количества аминокислот, содержащихся в воде. Ученые предполагают, что сочетание их с другими веществами придает речке или озеру тот особый родной запах, который помогает мигрирующим рыбам находить дорогу домой.

У различных видов живых организмов — от бактерии и растения до человека — запахи играют важную роль в жизни. Вспомним, какую радость доставляют нам дурманящие ароматы цветов и духов, таинственные запахи моря и леса. А как аппетитно пахнет свежий хлеб или ароматный чай, придающий нам силы и поднимающий настроение.

В сложное положение попали специалисты, расшифровавшие отдельные химические компоненты аромата свежего хлеба. Раньше предполагали, что запахи свежеиспеченного хлеба определяют два вещества: мальтол и изомальтол. Однако при смешивании этих веществ искомый аромат не проявлялся. В чем же дело? Оказалось, что хлебный запах создают и другие химические соединения. Химики обнаружили их более 200. Поиски продолжаются, а аппетитный аромат пока еще не воспроизведен.

Имитация запахов пищевых продуктов — одно из важнейших направлений в науке, которое поможет изготовить в лаборатории вкусную и ароматную пищу.

По запаху разыскивают корм и многие представители животного мира. Хищники в поисках пищи обнюхивают тысячи квадратных метров жизненного пространства, олень при помощи обоняния находит мох под снегом, а пчелы по пахучим ориентирам находят «вкусные» цветковые растения.

Уже на первый взгляд становится очевидным, что крыса отличит своего сородича от мыши, а последняя не перепутает своего родственника с кошкой. В данном случае мы имеем дело с межвидовыми взаимоотношениями. А какова роль запахов у близко-родственных видов животных?

Феромонная память мыши, как показали исследования советских ученых, содержит информацию о десятках знакомых сородичей из других кланов. Однако есть и фамильный феромон, при помощи которого родственники узнают друг друга. Интересно отметить, что незнакомые самцы всегда конкурируют между собой, но если они побывали в атмосфере запаха ухаживающего за ними человека, то начинают вести себя не так агрессивно.

На Украине известны два родственных вида мышей: синантропные домовые и курганчиковые, которые получили свое название потому, что запасы на зиму они откладывают в земляные холмики — курганчики. Исследования ученых показали, что заметная реакция у зверьков наблюдается лишь на запах представителей своего вида. Домовые и курганчиковые мыши прекрасно отличают своих соплеменников по обонятельным сигналам.

Кроме мышей, хорошо отличают своих родственников разные виды лемуров и американские белоногие хомячки. Удивительно и то, что курганчиковые мыши могут различать по запаху самцов и самок домовых мышей, и наоборот. Но это еще не предел. В настоящее время в лабораториях мира ученые разводят более 200 различных генетических линий в пределах одного вида. Оказалось, что по запаху мыши способны различать зверьков не только своей линии, но и изогенной, отличающейся лишь одной парой генов.

Не только мыши, но и насекомые, например самцы мухи дрозофилы, способны отличить самок своей линии от самок другой благодаря различиям в соотношении компонентов полового феромона.

В мышином царстве пахучие молекулы влияют на способность к размножению и поддерживанию внутривидового постоянства. Каждая группа имеет свой запах, и самка никогда не будет спариваться с чужаком, более того, если в клетку, где находится самец из другой группы, посадить беременную самку, то у нее прервется беременность (для этого достаточно запаха чужака).

Не только мыши используют феромоны для метки особей одной группы, но и крысы, морские львы. Новичок с незнакомым запахом, попавший в такой «коллектив», не будет принят сородичами, пока не приобретет «свой» запах. Часто несоответствие запахового портрета приводит чужака к гибели. Таковы взаимоотношения у рыб, а также у кроликов, крыс и других млекопитающих.

Сотрудники Института эволюционной морфологии и экологии животных имени А. Н. Северцова АН СССР поставили немало интересных опытов по выяснению природы и функций феромонов млекопитающих. В частности, ученые занимались выяснением природы химических сигналов принадлежности особи к своему виду при отсутствии зрительных и акустических способов общения. Было установлено, что феромон, по которому самец домовой мыши разпознает самок своего вида, состоит из трех групп веществ: оснований, кислот и нейтральных соединений. Удаление одного из них нарушает распознавание, предъявление «запахового паспорта» каждого из веществ в отдельности не вызывает соответствующего поведенческого ответа.

Высказывалась мысль, что феромоны млекопитающих служат для них по аналогии со зрительными образами своеобразными запаховыми или обонятельными понятиями.

В одной библейской легенде рассказывается, как мудрый царь Соломон говорил со зверями и птицами, ползающими тварями и рыбами. Помогало ему беседовать с животными волшебное кольцо. В настоящее время, чтобы изучить язык животных, ученые Института эволюционной морфологии и экологии животных АН СССР, Московского государственного университета, Института биоорганической химии АН СССР и Всесоюзного института защиты растений объединили свои усилия в единой программе «Феромоны». Исследователи, занятые выяснением законов химического языка, надеются сообща научиться управлять поведением животных.

Все больше данных получают ученые о роли обоняния у морских и пресноводных животных. Черви-полихеты, меняющие свой пол несколько раз на протяжении жизни, выделяют специальные вещества, которые определяют, быть особи самцом или самкой. Пахучие молекулы подавляют бесполое размножение у плоских червей-тубеллярий и обеспечивают яйцекладку, когда собирается не меньше 200 особей.

Интересно размножаются осьминоги-аргонавты. Для продолжения рода самец жертвует свое щупальце, которое переносит сперматофоры, оплодотворяющие самку. Но самое любопытное то, что эта оторвавшаяся конечность находит самку по следам молекул, растворенных в воде.

Кроме половых феромонов, особую роль играют вещества, которые помогают животным ориентироваться в окружающем мире. Чтобы закрепить за собой территорию, самцы и самки метят свои «владения» специальными веществами. Мыши-песчанки используют секрет кожной железы, расположенной на середине брюшка. Эту процедуру выполняет самец. В пахучий секрет входит целый набор химических веществ: эфиры и кислоты, спирты и карбонильные соединения.

Еще более строго охраняют свое жилище представители семейства куньих. Выбрасывая зловонный секрет, состоящий из меркаптанов и дисульфидов на большое расстояние, эти животные создают химический барьер для непрошеных гостей.

Сильным запахом секрета пахучих желез, кроме скунса, обладают полосатая гиена, домовая многозубка и чернохвостый олень. Хотя число известных химических сигналов, обнаруженных у млекопитающих, велико, большинство животных в общественной жизни использует сходный набор летучих соединений. Так, самцы вилорогой антилопы выделяют ряд спиртов с длинной цепью молекул и короткоцепочечные органические кислоты, используя для мечения своей территории. Подобные вещества с той же целью используют самцы песчанки. Эти соединения обнаружены и в экзокринном секрете мускусной черепахи, которая использует их для отпугивания хищников.

На Галапагосских островах обитают морские игуаны, питающиеся водорослями, растущими на мелководье. Во время отлива они возвращаются на берег, используя для ориентации на местности пахучие метки. Ползая по скалам, эти животные слизывают химические вещества и при помощи обонятельного углубления на нёбе определяют свое местонахождение. Наблюдения ученых показали, что игуаны способны обнаружить по запаху свой дом в радиусе 300...400 м.

Молодые песцы и белки, расселяясь по тундре, пользуются уже готовыми метками, оставленными предыдущими поколениями. Для метки территории животные применяют секрет специальных желез. Так, хорьки и барсуки, горностаи и сурки, суслики и лисицы, волки и собаки оставляют метки анальными железами. Лемуры натирают свои подошвы мочой, а самец антилопы гарна оставляет на ветках деревьев сильнопахнущий черный восковидный секрет. Смолообразную, характерно пахнущую метку оставляют в местах разработки леса, на тропах у входа в воду бобры. В средние века этой «бобровой струе» приписывали даже лечебные свойства.

Наряду с индивидуальными метками у животных существуют также «групповые», или «семейные», запахи. Такие метки известны у волков и оленей, соболей и горностаев, которые используют такую сигнализацию для коллективной защиты своих владений от непрошеных гостей.

В своей жизни человек практически не использует запахи в системе общения. Однако специальные опыты показали, что, несмотря на это, потенциальные возможности человека в химической коммуникации довольно велики. Так, например, малыши уже с двухмесячного возраста могут узнавать по запаху своих матерей и отличать их от других кормящих женщин. Дело в том, что и с возрастом человек не теряет этих уникальных способностей. Трех- и пятилетние дети также хорошо отличали своих матерей по запаху, как и новорожденные. В свою очередь, матери столь же хорошо могут отличить по запаху своих младенцев от других детей.

Основные источники запаха у человека — пот, секрет апокриновых желез, расположенных под мышками, а также пахучие выделения жировых желез. Интересно, что чистый апокриновый пот практически не пахнет, а запах появляется лишь после разложения его бактериальной микрофлорой кожи. Среди веществ, входящих в кожные выделения человека и определяющих его индивидуальный запах, можно отметить такие ненасыщенные жирные кислоты, как масляную, пропионовую и валериановую, капроновую и каприловую. Что касается запаха следа, по которому собака превосходно отыщет хозяина, то в нем, кроме масляной кислоты, присутствуют также целый ряд алифатических кислот, фенолы, индолы, скатолы и другие соединения. Причем сочетание некоторых из них приводит к усилению «запахового портрета».

Как видно, запахи играют немаловажную роль в жизни человека. Несмотря на то, что обоняние в процессе эволюции уступило пальму первенства зрению и слуховому аппарату, сохранились и эмоциональные восприятия многих запахов. Некоторые из них приводят нас в уныние, вызывают тревогу или какие-то неприятные, хотя и расплывчатые воспоминания, связанные, казалось бы, с давным-давно изгладившимися из памяти отрицательными образами и обстоятельствами. Зато парфюмерные композиции часто вызывают зрительные образы: цветущий луг или золотые колосья хлебного поля, прохладную тишину лесной опушки или бескрайнюю синь моря. Нераскрытые еще возможности лежат в использовании этих невидимых сигналов в управлении психическим состоянием человека.

Из пахучих веществ наиболее изучены феромоны насекомых, пользующихся этим древнейшим способом общения. Это и неудивительно, так как шестиногие обитатели планеты — одни из старейших ее жителей. Кроме того, многочисленность и многообразие различных видов способствовало развитию и усложнению взаимоотношений в мире насекомых, требуя от них довольно большого «словарного» запаса для объяснения с себе подобными.

«Молекулы любви»

Инстинкт продолжения рода... Одно из самых загадочных явлений в окружающей нас жизни. Это он заставляет насекомых находить друг друга на огромных расстояниях. Удивительные способности этих животных вызывают восхищение даже у ученых энтомологов. Встрече самца и самки на поле или в лесу помогают яркая окраска партнеров, звуковые и зрительные ориентиры, брачные ритуалы, но главную роль играют пахучие молекулы.

Если обратиться к истории изучения феромонов, то одно из первых сообщений об аттрактантах можно найти у Плиния Старшего (24–79 гг., древнеримский писатель и ученый), советовавшего для защиты листвы деревьев от муравьев подвешивать на ветви рыбу, которая более привлекательна для этих насекомых. О значении пахучих веществ, выделяемых насекомыми, упоминается также в книге Ч. Батлера «Женская монархия», изданной в Оксфорде в 1609 году. Ученый писал о том, как пчелы используют запахи в качестве аттрактантов-репеллентов (веществ, отпугивающих или привлекающих насекомых).

Первым проник в тайны «молекул любви» насекомых замечательный французский энтомолог Жан-Анри Фабр (1823–1915). Интересно, что хотя ученый, наблюдая за бабочками, все время работал под открытым небом — в полях и лесах, открытие языка насекомых он совершил дома.

Однажды в своем рабочем кабинете натуралист стал свидетелем метаморфоза: из неподвижной куколки вышла на свет самочка сатурнии — ночного павлиньего глаза. Заметив «новорожденную», Фабр осторожно поймал ее и поместил в сосуд, который накрыл колпаком из металлической сетки. Не думал энтомолог, что стоит на пороге открытия. В один из вечеров, когда сгустились сумерки, через открытое окно в комнату пожаловали десятки самцов сатурнии. Ночные гости устроили диковинный хоровод вокруг садка с самочкой. Следующей ночью они прилетели вновь.

Ученый, продолжая свои наблюдения, стал размышлять над увиденным, пытаясь понять причины ночных посещений. Фабр вспомнил, что, обследуя окрестности, он не заметил гнезд этих насекомых. Значит, они прилетели издалека. Но что заставило самцов преодолеть несколько километров, чтобы попасть в кабинет? Зрение, конечно, было здесь ни при чем. Тогда как же они ориентируются в темноте? Звуки тоже пришлось исключить, так как самка безмолвствовала. Что же привело ночных пришельцев в дом? Натуралист предположил, что самка сатурнии испускает запах, который привлекает самцов, выполняя роль сигнала. Чтобы убедиться в правильности своей догадки, Фабр прикрыл сосуд стеклянным колпаком, но ночные визиты не прекратились. Самцы ночного павлиньего глаза продолжали прилетать в кабинет, но на самку, которая была хорошо заметна, уже не обращали никакого внимания. Их больше привлекали различные предметы, с которыми соприкасалась пленница. Ученый был вознагражден. Его предположение подтвердилось, самцы в поисках самочки пользуются обонянием. Стало понятно, что насекомых привлекают пахучие молекулы, но как узнают об их присутствии в воздухе самцы сатурнии? Продолжая свои интересные опыты, любознательный исследователь обнаружил, что датчиками запахов служат усики шестиногих, напоминающие по форме листья папоротника. Эти «носы-антенны», как локаторы, поворачиваются в разные стороны и дают насекомым жизненно важную информацию.

На усиках насекомых находится множество всевозможных рецепторов, воспринимающих температуру и влажность воздуха, скорость ветра и различные химические вещества. Эти биологические датчики покрыты небольшими пористыми волосками. Проводниками сигналов служат нервные волокна, по которым с огромной скоростью переносится информация об изменениях в окружающем мире. Если же по какой-то причине насекомое лишится усиков, то оно станет настоящим инвалидом, неспособным ориентироваться в пространстве.

В настоящее время уже хорошо известны уникальные способности насекомых «разговаривать» при помощи химических соединений. Более 350 видов шестиногих стали объектом внимательного и детального изучения. Ученые сумели ответить на многие вопросы, связанные с механизмом восприятия и синтеза пахучих молекул насекомыми.

Где же находятся у самок железы, которые вырабатывают пахучие молекулы? Оказалось, что они расположены на заднем конце брюшка и имеют различную форму и свои особенности. Время от времени эти железы выделяют секрет, с помощью которого бабочки приглашают партнеров для брачного ритуала. Такая периодичность химических сигналов, по-видимому, связана с учетом привыкания насекомых к запахам, а также с притуплением чувствительности усиков. На выделение железами «молекул любви» влияет и физиологическое состояние самок. Бабочка, только что вышедшая из куколки, неспособна привлекать самцов. Например, самки яблонной плодожорки — уничтожающей яблоки, груши, айву, абрикосы, персики, сливы, — становятся активными только в возрасте 3...4 суток. Выделение феромонов зависит от климатических условий, времени суток, а также плотности популяции насекомых. Так, у большинства ночных бабочек брачные отношения начинаются в сумерках.

Однако для совершения таинства брака недостаточно только «химического» приглашения самочки. После встречи партнера и самец, и самка выделяют пахучие вещества, вызывающие призывную позу, трепетание крыльев, круговые движения. Как только происходит оплодотворение, синтез «молекул любви» в организме насекомого прекращается, и бабочка готовится к заботам о потомстве.

Пускают в ход свои чары и самцы, когда находят избранниц. Успокаивая самочку, самец должен обеспечить нормальное спаривание. Совсем неспроста трепещут крыльями прилетевшие издалека поклонники какаовой и мельничной огневок, которые разбойничают в складах и магазинах, на элеваторах и в трюмах пароходов. Подобные движения крылышками, а также раскачивание, похожее на танец, помогают распространению летучих молекул — афродизиаков. Насекомые выделяют эти пахучие вещества во время брачных игр из органов, расположенных на разных участках брюшка. Чаще всего афродизиаки насекомых напоминают запах цветов или плодов. Самцы шелкопряда испускают молекулы с приятным запахом земляники, а химические сигналы брюквенницы пахнут цветами лимона. У одних видов насекомых секреты пахучих желез привлекают самок с больших расстояний, а у других — возбуждают их и вызывают брачные ритуалы только при встрече партнеров. Так, у бабочек-данаид самец выделяет особое пахучее вещество, которое действует на самочку лишь в момент спаривания.

С помощью обоняния насекомые также узнают о готовности самочки к спариванию. Паук-крестовик, например, по запаху может отличить половозрелую паучиху от неполовозрелой. Некоторые насекомые выделяют химические вещества, которые действуют на летательный аппарат самочки и заставляют ее немедленно опуститься и ждать приближения самца. Мужские особи многих видов шестиногих с помощью специальных пахучих молекул отпугивают соперников и подавляют у них способность чувствовать запах самки. Однако существуют насекомые, у которых полностью отсутствуют половые феромоны. Поэтому самцам некоторых видов пчел, не ведущих общественный образ жизни, приходится постоянно находиться в воздухе и перехватывать летящих мимо самочек.

У каждого вида насекомых имеется своя азбука брачных отношений и ритуалов, которая обеспечивает продолжение их рода.

Хорошо позаботилась природа, чтобы различные виды не скрещивались между собой. Только самцы некоторых огневок при поисках зовущей подруги допускают ошибку и то очень редко. Это, вероятно, происходит из-за высокой концентрации в воздухе смеси феромонов различных видов, которая мешает самцу сделать правильный выбор.

Среди насекомых существуют свои рекордсмены по восприятию пахучих молекул. Несмотря на влияние всевозможных посторонних запахов, самец шелкопряда-монашенки находит самочку на расстоянии 200...300 м, непарный шелкопряд «по зову любви» пролетает до 4 км, а большой ночной павлиний глаз и того больше — свыше 9 км. Немаловажное значение при поисках самки имеют направление ветра, время суток, температура воздуха и активность солнца. Чем больше «молекул любви» испускает самка, тем сильнее реакция «поклонников». Только одна самочка соснового пилильщика может за восемь дней назначить одновременно более 11 тысяч свиданий.

Конечно, скорость ответа во многом зависит от обонятельной способности самцов. Самый чувствительный «нос-антенна» в мире шестиногих у рыжих тараканов. Где бы ни был прусак, на кухне под плинтусом, в ящиках стола или шкафчика, но только появится в воздухе половой феромон (около 30 молекул на 1 см³), и его уже ничего не остановит.

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.

Интересно, что медоносная пчела получает свой следовой феромон — монотерпен гераниол также непосредственно из растений. Этот аттрактант насекомые извлекают из ароматических веществ цветков, а затем применяют для указания источников пищи. Пчелы рода тригона используют для подобной цели соединение растительного происхождения — бензаль-дегид. Это вещество с миндальным запахом (образуется из цианогенного гликозида прунасина) — идеальный феромон для мечения пищи. Дело в том, что он, по мере того как пища используется насекомыми, теряет свою биологическую активность и в результате окисления превращается в неактивную бензойную кислоту.

Исследования показали, что феромоны растительного происхождения можно обнаружить не только в теле насекомых, но также в самом растении. Так, у голосеменных растений обнаружен борнилацетат, который вызывает возбуждение у самцов американского таракана уже в концентрации 0,07 мг/см³. Причем D-изомеры этого соединения более чем в 100 раз активнее L-изомеров. При обследовании 100 видов покрытосеменных растений обнаружено, что 8 из них содержат феромоны таракана.

У насекомых далеко не всегда ведущую роль при сближении особей противоположного пола играют самочки. Ученые обнаружили, что примерно у 107 видов шестиногих самцы первыми начинают «объясняться в любви». Более чем у 280 видов первое «слово» за самочками, но существуют и такие насекомые, у которых выражено равноправие и обе особи обладают этой удивительной способностью к химическому общению.

Для «объяснения в любви» насекомые чаще используют не одно химическое соединение, а сложную смесь летучих веществ, которые выполняют различные функции в привлекающем запахе. Наряду с основным компонентом полового феромона в секретах бабочек и жуков присутствуют молекулы-синергисты (вместе действующие), которые усиливают зов самочки, и соединения-антагонисты (оказывающие противоположное действие), которые лишают «молекулу любви» ее привлекательности. Такой многокомпонентный состав тонко регулирует брачные ритуалы насекомых.

Опубликована гипотеза, авторы которой считают, что компоненты полового феромона образуют что-то вроде многослойного пахучего облака. Самцы насекомых, используя свои «носы-антенны», анализируют эту сложную композицию запахов и находят единственно правильный путь к самочке.

Американские энтомологи Вильсон и Боссерт рассчитали форму и размеры пространства действия полового феромона непарного шелкопряда в природных условиях. Оказалось, что пахучее облако представляет собой эллипсоид — этакое веретено длиною несколько километров и шириною около 200 м.

В пользу предположения о сложном составе феромонов свидетельствует траектория полета самцов, ведущих поиск подруги, а также более низкая активность искусственных феромонов по сравнению с запахом самочки. И, несмотря на это, всего 10^–7 мкг синтетического вещества достаточно, чтобы привлечь 100 самцов непарного шелкопряда к ловушке, а для тутового шелкопряда и того меньше — всего 1000 «молекул любви».

Если бы было возможно собрать все количество полового феромона, синтезируемое одной самкой непарного шелкопряда в течение двух с половиной лет, то эта небольшая доза привлекла бы к ней около миллиона возбужденных самцов.

Кроме «молекул любви», в жизни шестиногих обитателей планеты большую роль играют и другие не менее загадочные вещества, участвующие в общении насекомых.