Вездесущие гормоны

Феромоны регулируют общественные связи не только у насекомых и животных. Даже у человека феромоны служат специфическими настройщиками поведения людей, зачастую проявляемого бессознательно. Американские гинекологи описали наблюдения поразительной синхронизации менструального цикла у девушек, живущих в замкнутых сообществах (например, в общежитиях колледжей). Специалисты считают, что в основе этого явления лежит выработка определенных феромонов, взаимно регулирующих физиологические процессы, протекающие в организме женщины.

Очень активно пользуются химическим гормональным языком муравьи. Их экзокринные железы вырабатывают множество разнообразных феромонов. Так, у красного муравья - соленопсиса, играющего роль вожака в муравьином царстве, открыта железа Дюфура, названная по имени зоолога, впервые описавшего ее. В ней вырабатывается феромон, который метит путь муравья. Насекомое выпускает его, прижимаясь к земле, и тем самым направляет рабочих муравьев в сторону пищи или к месту строительства нового муравейника. В лабораторных условиях создавали на бумаге искусственные лабиринты, смоченные растворами феромонов, извлеченных у красных муравьев, и рабочие муравьи всегда шли по смоделированному следу. Увеличивая количество феромона, выделяемого железой Дюфура, можно добиться того, что практически все муравьи, населяющие муравейник, покинут свое жилище и перейдут в то место, где заканчивается след соленопсиса.

Запахи феромонов, синтезируемых муравьями разных типов, существенно отличаются друг от друга. Многочисленные эксперименты показали, что муравьи реагируют только на свои, присущие им вещества. Если перед жилищем муравьев искусственно нанести следы чужого феромона, никакого изменения в укладе их жизни не произойдет.

Кроме следовых феромонов, муравьи вырабатывают еще много разных биологически активных веществ. Среди них - феромон тревоги. Если рабочего муравья, выполняющего роль часового (у муравьев есть и такие обязанности), потревожить, тут же его встревоженное состояние передастся другим сородичам и в течение 1-2 минут вся колония муравьев будет взбудоражена. Причина этого - выделение особых гормональных веществ муравьями-дневальными.

Описанные феромоны - основные для муравьев. Но, кроме них, у этих насекомых вырабатываются вещества, стимулирующие муравьев к другим функциям, например к уходу за своими собратьями, обмену пищей, выкармливанию молоди, сбору отбившихся муравьев и даже к ритуалу обслуживания "царицы" муравейника.

Обоняние, по-видимому, единственный способ получения информации муравьями из внешнего мира. Даже за умершим муравьем они продолжают ухаживать, как за живым заболевшим. Поскольку зрение у муравьев фрагментированное, их не смущает неподвижность и скрюченный вид погибших сородичей. Только через 2-3 дня, когда умерший муравей начинает выделять специальные феромоны его относят на кладбище. Если на живого муравья нанести "феромон смерти", то его тоже, несмотря на отчаянное сопротивление, выбросят за пределы муравейника. Конечно, будучи живым, он поползет назад, но его опять удалят, и так будет продолжаться до тех пор, пока прошедший дождь не смоет с бедняги мизерные остатки подобного клейма.

Феромоны тревоги выделяют также и рыбы и другие водные животные. Э. Фриш впервые в 1938 году описал реакцию испуга у рыб, а Э. Кульцер и В. Пфейфер в 1957-1962 годах определили, что она вызывается действием специфических гормональных веществ, выделяемых поврежденной кожей раненых особей. Феромоны испуга вырабатываются у рыб в особых колбовидных клетках, имеющихся повсеместно па коже. Если из кожи испуганных рыб выделить экстракт, то подмешивание его в соотношении 1:50000 в аквариум с другими рыбами вызывает у них соответствующую тревожную реакцию.

Каждое живое существо обладает инстинктом сохранения своего жилища. У животного роль сторожевых служб играют опять-таки феромоны. И действуют они подчас не хуже, чем искусственные запоры. Так, у многих видов оленей и антилоп в предглазничных железах вырабатываются особые вещества, запах которых отпугивает других животных от той территории, где олень потерся мордой о дерево. У барсуков феромоны жилища вырабатываются железами, находящимися у основания туловища. Животные прижимают заднюю часть тела к камням или стволам подрубленных деревьев, и тем самым оставляют свою метку, служащую пограничным столбом их суверенной территории.

Личинки морских желудей - своеобразных представителей ракообразных, проплавав определенное время в воде, должны прикрепиться к камням для того, чтобы, создав "домик со створками", обеспечить развитие взрослых особей. Но как им найти хорошее удобное место? Очень просто. Оказывается, о них позаботились собратья. Предшественники оставляют свой след опять же с помощью феромона. Запах этого вещества личинки не воспринимают. У них нет органов обоняния. Но есть гораздо более сложные анализаторы, "ощупывающие" конфигурацию белковых молекул. Удивительно?! Ни физики, ни химики пока не имеют такого высокочувствительного прибора. Еще один пример роли эндокринных механизмов регуляции в развитии бионики.

Изучение феромонов продолжается. Являясь потенциально эффективными средствами управления поведением животных, они уже сегодня используются в народном хозяйстве и в еще большей степени принесут ощутимую пользу в животноводстве и других важных отраслях агропромышленного комплекса в будущем.

Чего не знал Дарвин?

Чарлз Дарвин знал многое. Но в тот день 1880 года, когда он со своим сыном Фрэнсисом изучал влияние света на изгибы проростков злака, великий биолог даже не предполагал, что мог бы стать автором еще одного выдающегося открытия: впервые обнаружить гормоны у растений. Правда, в 1880 году биология только вступала в эпоху развития эндокринологии и понятия "гормон" не существовало, поэтому у автора "Происхождения видов" не было теоретических предпосылок для такого суждения.

Опыт Дарвина был прост. У проростков злаковых растений есть колеоптиль - первый зародышевый лист, который, подобно футляру, защищает почку проростка и первым пробивает почву. Поместив светонепроницаемые цилиндрические стеклянные экраны на колеоптили, Дарвин с сыном обнаружили, что, хотя свет воспринимает только верхушка проростка и изгибается под влияпием этого, точно такой же изгиб возникает в экранированной зоне, расположенной ниже верхушки. Анализируя эти наблюдения, Дарвин в своей книге "О способности растений к движению", опубликованной в 1881 году, высказал предположение (и как впоследствии оказалось, был совершенно прав) о том, что свет вызывает активизацию какого-то химического фактора, который проходит от верхушки в глубь колеоптиля и вызывает специфический эффект.

Идея великого биолога о "ростковых веществах" дала толчок к проведению многочисленных экспериментов по проверке этого предположения. Они длились много лет, и только в 1928 году датский ботаник Ф. Вент получил убедительные данные об образовании в верхушках колеоптилей злаков биологически активного вещества, способного к диффузии и контролирующего рост нижележащих зон.

Это вещество было названо ауксином (от греческого auxanomai - расти) и явилось первым идентифицированным растительным гормоном, открытие которого, по существу, совершило переворот в сельском хозяйстве, поставив его на рельсы химизации.

Если Венту принадлежит честь обнаружения первого гормона растений, то саму концепцию растительных гормонов (фитогормонов) выдвинул в 1927 году советский ученый академик Н. Холодный. Отдавая дань уважения двум известным ученым, концепция гормональной регуляции жизнедеятельности растений именуется в учебниках и руководствах по ботанике теорией Вента-Холодного.

Справедливости ради следует отметить, что хотя ауксины были открыты намного позднее, чем первые гормоны животных, указания на существование растительных гормонов содержались и в работах конца прошлого века. Так, В. Бейеринк в 1888 году связывал развитие листьев у ивы с действием, как он писал, "ростового фермента". Немецкий естествоиспытатель Ф. Фиттинг сообщал в работах 1909-1910 годов об обнаружении им в пыльце орхидеи вещества, вызывающего отцветание цветка. Позднее было установлено, что это - гормон, идентичный ауксину. Изучив химическую природу вещества, Ученые убедились в том, что он и по химической структуре соответствует гормональным веществам, являясь производным аминокислоты триптофана, близким по строению к одному из активнейших гормонов животных - серотонину.