Знание-сила, 2003 №10 (916)

Но сегодня мы знаем, что это сложные биологические системы, которые довольно трудно поддаются изучению. Современная биология имеет в своем распоряжении гораздо более простые и генетически понятные организмы, например слизевики Диктиостеллиум и круглый почвенный червячок Кэнорабдитис элеганс.

Подобно всем грибам, Диктиостеллиум дает споры; из них вырастают хищные амебы, питающиеся микробами и бактериями. Потом амебы собираются вместе, давая слизистую массу, из которой вырастает грибовидное плодовое тело. Оказалось, что сбор амеб осуществляется благодаря особым молекулам слипания — адгезии. При выключении гена адгезии клетки теряют способность к контактам.

Кэнорабдитис тоже питается бактериями При высадке на микробный газон червячки собираются группами или питаются в одиночку. Социальное поведение регулируется белковым рецептором на поверхности нервных клеток червячка. Если нейроны убить, то черви теряют способность к собиранию в группы. То же достигается и при выключении гена рецептора.

Авторы работы пишут в заключение: «Медиатором агрегации является феромон, несущий «социальную информацию для организмов».

О феромонах, особых пахучих веществах, выполняющих роль «общественных сил», писал еще в 1901 году Морис Метерлинк в своей книге «Жизнь пчел».

Еще в начале 70-х ученые полагали, что феромоны есть только у насекомых, которые, как известно, возникли из червей, выпустивших из своих щетинок крылья. Разделение на «сошалов» и «индивидуалов» мы видим и у насекомых. Не так давно из Аргентины в южные районы США были занесены муравьи-пожарники Соленопсис инвикта («непобедимые» в переводе с латыни). Одна раса муравьев живете многими матками — полигинные колонии, а другая — с единственной (моногинные). Почему?

Ген-анализ рабочих особей, обслуживающих матку, показал, что все различие — в небольшом белке, состоящем всего лишь из полутора сотен аминокислот. Различие в белке между социалами и индивидуалами составляет всего лишь восемь аминокислот. Белок связывает молекулы феромонов. В исходных колониях индивидуалов с распознаванием пахучих молекул все в порядке. Рабочие муравьи воспринимают феромоны самки, в результате чего не переносят запаха других маток и кусают их до смерти.

Накопление мутаций в гене белка ведет к меньшему распознаванию феромонов, и рабочие муравьи становятся более толерантными, что и приводит к сохранению большего количества маток в колониях социалов. Феромоны Играют большую роль и в жизни всем известной дрозофилы Еще десять лет назад у мушки с помощью лазерного луча исследователи разрушили нейроны ее миниатюрного мозга, отвечающие за распознавание феромонов, в результате чего изменилось поведение самцов: те стали ухаживать не только за самками, но и за самцами, то есть стали бисексуалами.

Знаменитые червячки Кэнорабдитис элеганс, которые сейчас во многих случаях служат удобной генетической моделью

Голова дрозофилы — в глубине ее находятся нейроны, отвечающие за ориентацию самцов

Они сводили с ума царя Деметрия, одного из диадохов (преемников) Александра Македонского. По крайней мере, так гласят античные хроники. Можно вспомнить и библейскую «Песнь песней», в которой говорится о Суламифи, которая умащивает свое тело перед свиданием с любимым. Моисей сжигал на алтаре благовония согласно завету. Считается, что воскурения и «благовония» вводили людей в религиозный экстаз. Можно также вспомнить женшин Г. Уэллса, которые уверяли, что его кожа пахнет медом.

В прошлом году «Нейчур» опубликовал статью о мышах с дефицитом феромонного ответа при отключении генов клеточных рецепторов обоняния. Во введении к своей статье Карина Пунта, сотрудница Рокфеллеровского университета в Нью-Йорке, писала: «Распознавание феромонов играет большую роль, поскольку эти вещества модулируют социальное и репродуктивное поведение».

Из слизистой оболочки носа феромонные сигналы поступают в гипоталамус, отдел в самом основании мозга, который управляет, в частности, и сексуальным поведением. При отключении десятой части генов рецепторов меняется поведение самцов и снижается материнская агрессия, направленная на защиту мышат.

Челюсти рабочих муравьев

Самцы с выключенными генами вместо агрессии по отношению к другим самцам начинают ухаживать за ними.

Ученые называют феромонные рецепторы аббревиатурой «Трп», что соответствует выражению «транзиентный (переходящий) рецепторный потенциал». Этот потенциал генерируется при связывании феромона. Можно упомянуть, что рецепторы «Трп» есть как у дрозофилы, так и у кэнорабдитис.

Журнал «Сайенс», анонсируя статью Лайзы Стауэрс из Гарвардского университета, писал, что самцы мышей, у которых нет гена «Трп», перестают драться друг с другом, приводя фотографию умильно ластящихся друг к другу мышей. В Гарварде использовали также микроэлектроды, с помощью которых записывалась активность феромонных нейронов носовой полости.

Стауэрс для чистоты эксперимента оставляла большую часть рецепторного белка, изымая из гена только тот участок, который кодирует феромон, связывающий фрагмент рецепторного протеина. Микроскоп показал, что количество нервных окончаний, ведущих в мозг, у мутантов резко сокращено. Это не сказывается на материнском поведении, однако самцы перестают реагировать на мочу самок, которая в норме заводит их и при тысячекратном разведении.

Уже к двум месяцам жизни самцов половина феромонных нейронов гибнет. Самцы перестают реагировать на других самцов, в то время как в норме вторжение чужаков вызывает быструю агрессию.

После выключения гена «Трп» меняется и электрофизиологическая активность феромонных нейронов. Как и собаки, мыши тоже обнюхивают друг друга. Изменение генетики феромонных нейронов приводит к нарушению сексдискриминации в поведении самцов. При этом выраженная реакция нейронов видна уже через 3 — 7 секунд. Поведение самцов с электрофизиологическими передатчиками фиксировали и на видео, что позволило «СаЙенсу» спародировать название известного фильма «Секс, мыши и видео».

Обонятельный эпителий с разветвленными отростнами нейронов в слизистой оболочне