Феромоны у разных видов: несколько любопытных фактов

Загадочные совпадения

Несколько лет назад некое научное открытие сделало сенсацию в новостях. Ученые идентифицировали половой феромон слона: это оказался линейный спирт с углеродной цепочкой в 12 атомов углерода (7-додеценил ацетат) – очень популярное соединение у мотыльков, ему отдает предпочтение более ста видов (рис. 16). Самым любопытным и трудным для понимания стал тот факт, что такие разные виды животных могут пользоваться для любовной переписки одной и той же молекулой. Но на самом деле ничего странного здесь нет. Основные метаболические пути у насекомых и млекопитающих одинаковы; и те и другие постоянно производят жирные кислоты в значительных количествах. Совершенно неудивительно, что многие виды пользуются одним и тем же ферментом для синтеза различных химических соединений – и феромонов в том числе.

С другой стороны, один тот факт, что у мотыльков и слонов общий феромон, вряд ли должен внушать тревогу за судьбу их видов: вероятность того, что они ошибутся с партнером и не смогут толком размножиться, ничтожно мала. А вот что действительно может составить проблему с точки зрения экологии, так это додеценол, встречающийся в феромональных выделениях очень большого числа мотыльков самых разных видов, – и вот там-то процент ошибок при выборе партнера может оказаться очень высок. Впрочем, как мы уже знаем, насекомые вполне успешно разобрались, пользуясь в качестве аттрактантов не одним химическим веществом, а смесью. В общем, если вам вдруг посчастливится наблюдать мотыльков-самцов, увивающихся вокруг слона, можете быть уверены, что они ищут там даму своего вида и просто ошиблись адресом.

Не менее странно и сходство между феромонами мышей и жуков-лубоедов, экзо-бревикомином и дегидро-экзо-бревикомином (рис. 16). Различаются они, собственно, только двойной связью. Как и в случае слонов и мотыльков, никакого тайного биологического смысла в этом забавном совпадении нет, и отношения между двумя видами оно вряд ли испортит.

Следующий пример загнал, так сказать, в одну лодку тлей и кошек. Однако, прежде чем заняться кошками, давайте отдадим дань уважения тлям. Эти крошечные насекомые, приносящие колоссальный ущерб сельскому хозяйству, встречаются в огромном разнообразии видов и успешно колонизировали практически все растения в масштабах планеты. Поразительно, но большинство тлей делают свои феромоновые коктейли из одних и тех же четырех компонентов, хотя композиция при этом у каждого вида уникальна. Эти вещества – δ-лактон под названием непеталактон (см. рис. 16) и три изомера соответствующего ему спирта, непеталактола. Названия происходят от распространенной травы Nepeta cataria, или мяты кошачьей, продуцирующей этот лактон в довольно значительных количествах. Если она растет у вас в саду, вы уже, наверное, не раз наблюдали, как странно ведут себя с ней кошки: они трутся об нее щеками и, кажется, приходят в экстаз от запаха. Впору подумать, что кошачья мята действует на них как наркотик, но на самом деле науке до сих пор неизвестно, как именно это работает.

Рисунок 16.  Интересные совпадения между феромонами насекомых и млекопитающих. Додеценил ацетат встречается в феромоновых коктейлях многих чешуекрылых, а еще – в половом феромоне самца слона; слониха при этом вырабатывает фронталин, который вдобавок служит феромоном лубоеда соснового южного, Dendroctonus frontalis. Близкородственный ему жук-лубоед сосны желтой, Dendroctonus brevicomis, пользуется в качестве феромона молекулой, структурно похожей на фронталин, но при этом почти идентичной мужскому половому феромону мышей. Непеталактон – компонент большинства половых феромонов у тлей, и он же по причинам, науке пока неясным, неудержимо привлекает кошек.

Растения-обманщики

То, что одни и те же или очень близкие молекулы синтезируются в организмах филогенетически далеких друг от друга видов, разумеется, абсолютная случайность, но бывает и так, что другие животные или растения пользуются этим природным курьезом к своей выгоде, привлекая нужных им насекомых. Мы, люди, например, развешиваем на деревьях липкие ловушки с феромонами, чтобы заманивать в них опасных вредителей, – да, так мы пользуемся своими знаниями, беззастенчиво обманывая насекомых и подсовывая им синтезированный в лаборатории продукт. Равновесие между многочисленными и разнообразными видами, проживающими в одной среде, нередко держится на такой вот дезинформации, которая на протяжении эволюции подчас становится очень изощренной.

Насекомые играют важнейшую роль в опылении растений, которые, в свою очередь, разработали массу всевозможных стратегий для их привлечения: яркую окраску, запахи, формы. Но дальше всех зашли, по всей видимости, орхидеи. У многих видов цветы формой и окраской похожи на опыляющих их пчел-отшельниц. Однако нет средства более эффективного, чем запах самки, учитывая, насколько запахи вообще важны для насекомых. Чтобы сделать его уже совершенно неотразимым, некоторые орхидеи, например Ophrys sphegodes, выделяют целый букет летучих соединений, почти полностью повторяющий феромоны насекомого-опылителя, – в данном случае Andrena nigroaenea. Обман оказывается столь убедителен, что эта пчела совершенно теряет голову и пытается спариться с цветком. Разумеется, в процессе она основательно вымазывается в пыльце, которую затем переносит на другой цветок.

Похожие отношения связывают аронник и мясную муху. Правда, здесь речь идет не о феромонах, а просто об аттрактантах. Один из средиземноморских видов аронника, Helicodiceros muscivorus, цветет красивыми и крупными цветами, запах которых примечательно похож на смрад разлагающегося трупа. Мясным мухам он очень нравится, и они пылко устремляются к цветку, который и сам ждет их с распростертыми объятиями. Тепло внутри цветка и его чарующий аромат успешно дурят наивным мухам головы; они ползают в поисках пищи, собирают на себя пыльцу и отправляются восвояси несолоно хлебавши. Как и в случае орхидей и пчел, цветок пользуется ими в своих корыстных интересах, ничем не вознаграждая за труды.

Зато один из обитателей австралийских пустынь – древний паразитический вид саговника – изобрел куда более утонченную методику привлечения опылителей. У этого растения есть особи и мужского, и женского пола, так что проблема с опылением стоит перед ними достаточно остро. Как и многие другие растения, австралийский саговник привлекает для сбора пыльцы примитивных насекомых рода Cycadothrips. β-мирцен, углеводород, запах которого мы бы описали как травяной и бальзамический, является для трипсов феромоном – именно его и синтезирует саговник. Однако помимо этого он выработал особый механизм, делающий опыление особенно эффективным. На протяжении дня мужской цветок нагревается до 12 °C и тем отпугивает трипсов. Им не нравится не сама температура, а запах, так как β-мирцен, очень привлекательный для них в низкой концентрации, становится отталкивающим при высокой – а она растет от тепла. У женских цветков такого механизма нет, их температура остается постоянной. Получается, что насекомые шарахаются от чересчур сильного запаха мужских цветков и летят взамен к женским, завершая опылительный цикл.

Любовь и смерть

Лететь на запах секса не всегда безопасно – для некоторых мотыльков это подчас представляет прямую угрозу для жизни, как в тех китайских сказках, где прекрасная дева является одиноким путешественникам в ночи, а затем вдруг превращается в лису (в китайской мифологии лиса – злой дух). Пауки-бола называются так потому, что не плетут паутины; взамен этого они делают длинную нить с липким шариком на конце, действительно похожим на бола – традиционное приспособление для ловли скота. Эту нить они мечут в пролетающих мимо мотыльков, но она не была бы столь эффективной, если бы не пропитывающие ее химикаты, имитирующие половые феромоны жертв. Обычно каждый конкретный вид этих пауков охотится на один вид мотыльков и продуцирует для этого только один тип феромона. Как минимум в одном известном науке случае паук синтезирует два феромона для двух разных видов мотылька, которые летают по ночам, но в разное время. Для оптимизации охоты состав коктейля тоже меняется в течение ночи – в соответствии с тем, кто из мотыльков сейчас должен пролетать мимо. Каким образом эволюции удалось приноровить синтез разных химикатов к внешним условиям и построить такой разумный и изысканный механизм, мы пока не знаем. Экосистема – вообще очень сбалансированное явление, и присутствие в ней пауков-бола морально давит на мотыльков недостаточно, чтобы нарушить их внутривидовую химическую коммуникацию, да и уровень отлова не настолько высок, чтобы местная популяция могла пострадать всерьез.