Паоло Пелоси - Обоняние [Увлекательное погружение в науку о запахах]

Если особь из другой колонии попытается проникнуть в гнездо, в ней немедленно опознают врага и изгонят – или убьют. Между муравейниками часто случаются войны. Особи из побежденной колонии иногда попадают в плен – тогда их забирают в замок победителей. Там происходит массовое братание, все сообщество быстро и интенсивно трется плечами, и в новоприбывших, умащенных запахом новой родины, признают своих. Рабам фактически дают гражданство: они получают пахучую метку как своего рода паспорт. Этот букет в общем и целом представляет собой смесь углеводородов с длинной цепочкой – так называемых кутикулярных, которые производятся в клетках, расположенных непосредственно под кутикулой насекомого. Такой запах должен быть очень стойким и потому состоит из тяжелых углеводородов с 20–40 атомами в цепи. Большинство соединений такого рода твердые и имеют воскообразную консистенцию, а поэтому о запахе как таковом здесь говорить не совсем корректно: эти молекулы недостаточно летучи, чтобы достичь антенн по воздуху. Скорее, это некая форма вкуса, а еще точнее, контактная хеморецепция.

Суть в том, что у насекомых провести черту между обонянием и вкусом только по принципу органа восприятия невозможно. Млекопитающие обоняют носом, а вкус ощущают языком. Насекомые же воспринимают запах в основном антеннами, а вкус – ртом и ногами, но в действительности картина даже еще сложнее. И обонятельные, и вкусовые сенсиллы, устроенные по-разному с анатомической точки зрения, у насекомых могут находиться на всех частях тела, включая яйцеклад и крылья.

Тли, в отличие от муравьев, не социальные насекомые, так как не организуются в масштабные иерархические сообщества, однако жить все равно предпочитают большими группами, а потому нуждаются в феромонах, чтобы как-то общаться друг с другом. Помимо наших хороших знакомых, половых феромонов, единственное событие, о котором жизненно важно оповещать соплеменников, – это появление опасности, и тли выработали для этой цели очень сильное вещество.

Оно выделяется, когда в колонию вторгается хищник или возникает иная опасная для жизни ситуация. Тли мгновенно реагируют на этот сигнал и падают с листьев, чтобы вернуться к источнику пищи потом, когда опасность минует. β-фарнезен (рис. 18) – соединение, которым пользуются для этой цели большинство тлей; иными словами, это химическое «слово» – общее в нескольких разных диалектах. β-фарнезен – углеводород, и потому достаточно летуч. Это важное условие для того, чтобы сигнал прекратился, как только опасность сойдет на нет. Быстрое выключение сигнала дополнительно обеспечивается химической нестабильностью молекулы, особенно на солнечном свету.

Рисунок 18.Тли и саранча – не социальные виды насекомых, но это не мешает им жить вместе большими группами. Некоторые виды тлей пользуются β-фарнезеном в качестве феромона опасности – это общее «слово» в их разных химических диалектах. Саранча, в свою очередь, производит два редких в природе нитрила, чтобы стимулировать роение и сдерживать половое поведение.

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.