(вид, близкий к обсуждаемой Anomala osakana).
Самец Anomala orientalis находится в позе тестирования воздуха на присутствие феромонов
От любви до ненависти -один хиральный переход.
В мире насекомых сильно развита химическая коммуникация. Однако здесь таится немало сложностей: насекомые должны уметь отфильтровывать огромное количество химических компонентов среды, чтобы зарегистрировать присутствие нужного компонента, и при этом очень важно не перепутать самку своего вида с чужой, с которой всё равно ничего путного не выйдет. У мотыльков, например, фильтрация сигнала от средового шума достигается выработкой смеси веществ, которая вся в целом воспринимается как
специфичный сигнал, активизирующий половое поведение. Самки двух видов жуков скарабеев — Anomala osakana и Popillia japonica, которые являются героями сегодняшней заметки, реализуют противоположную стратегию — в качестве полового феромона они производят один и тот же (!) химический компонент, вернее хиральные варианты одного и того же вещества (C14H24O2:(Z)-5-(+)-(l-dece-nyl)oxacyclopentan-2-one). Хиральностью обладают любые молекулы, несовместимые со своим зеркальным отражением в результате любых комбинаций вращений и перемещений в трехмерном пространстве. Термин «хиральность» происходит от древнегреческого хеф («рука»), поэтому и понять этот термин проще всего, глядя на свои руки: как ни крути, а левая рука не накладывается поверх правой так, чтобы все главные особенности обеих рук совпали.
Итак, самки двух близких видов жуков, обитающих на одной и той же территории в Японии, в качестве половых феромонов производят два зеркальных отражения молекулы, которые не накладываются друг на друга (смотрите фото). Посмотреть и даже вращать трехмерную структуру каждой молекулы можно на сайте базы феромона, и самец остается в полной растерянности. Недавно поведение самцов было проанализировано на более тонком уровне. Оказалось, что у них в антеннах есть два ольфакторных нейрона — один настроен на половой феромон своего вида, другой — на феромон другого вида (поведенческий антагонист). Причем оба нейрона взаимно ингибируют друг друга, когда присутствует рацемический раствор (раствор, в котором имеются оба хиральных варианта). Но на этом постижение истины не остановилось, и ученые мужи из Корнеллского университета оборвали чуть более 100 000 антенн у
жуков (можно прикинуть — в работе два автора, т.е. примерно по 50 000 оборванных антенн на брата) и выделили фермент — эстера-зу, расщепляющую феромон. Их непосильный труд был вознагражден интересным открытием: оказалось, что данный фермент намного быстрее расщепляет половой феромон своего вида (время полураспада — 30 миллисекунд), чем половой феромон чужого вида (время полураспада — 90 миллисекунд). То есть запах чужой самки надолго сбивает поведение самца, и он ждет в нерешительности, когда же его эсте-раза переварит ненавистный запах и подскажет, куда лететь к любимому запаху.
Константин Попадьин
Заметка написана по материалам двух статей:
Ishida and Leal. 2008. China! discrimination of the Japanese beetle sex pheromone and a behavioral antagonist by a pheromone-degrading enzyme. PNAS 105: 9076-9080. Leal. 1996. Chemical communication in scarab beetles: Reciprocal behavioral agonist-antagonist activities of chiral pheromones. PNAS 93: 12112-12115.
Картинки молекул с сайта:
Фото жуков с сайтов:
Anomala orientalis http://www.usga.org
Popillia japonica http://species.wikimedia.org