Химический язык насекомых - Валерий Балаян

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».