Феромоны и их роль в коммуникации¶

Феромоны — это собирательное название биологически активных веществ, выделяемых животными и растениями в окружающую среду и служащих для химической коммуникации между особями одного вида. В отличие от гормонов, которые действуют внутри организма, феромоны передают сигналы от одной особи к другой, вызывая у реципиента специфические поведенческие, физиологические или developmental реакции. Термин происходит от греческих слов pherein («переносить») и horman («возбуждать») и был предложен в 1959 году немецким биохимиком Адольфом Бутенандтом и швейцарским энтомологом Петером Карлсоном.

¶История открытия

Хотя люди с древности наблюдали за поведением насекомых, научное изучение феромонов началось в конце XIX — начале XX века. В 1870-х годах французский энтомолог Жан-Анри Фабр обнаружил, что самки некоторых бабочек привлекают самцов на значительные расстояния, однако природа этого явления оставалась неясной. В 1959 году, после выделения бомбикола — полового аттрактанта тутового шелкопряда (Bombyx mori), — Бутенандт и Карлсон ввели термин «феромон». За работы по половым веществам насекомых Бутенандт получил Нобелевскую премию по химии в 1939 году (за витамины, но его исследования феромонов также признаны фундаментальными). В последующие десятилетия феромоны были идентифицированы у многих видов беспозвоночных и позвоночных, включая млекопитающих.

¶Классификация феромонов

Феромоны разделяют по функциям и механизму действия.

¶По функции

• Половые феромоны — привлекают особей противоположного пола, стимулируют спаривание (например, бомбикол у шелкопряда).
• Агрегационные феромоны — способствуют скоплению особей в одном месте (у тараканов и некоторых жуков).
• Тревожные феромоны — предупреждают об опасности (выделяются у пчёл и муравьёв при угрозе улью или гнезду).
• Следовые феромоны — оставляются на субстрате для обозначения пути к источнику пищи (у муравьёв и термитов).
• Феромоны-маркеры территории — обозначают границы участка (у собак, кошек, медведей).
• Феромоны узнавания — позволяют отличать особей своего вида, семьи или родственников (у многих млекопитающих).

¶По механизму действия

• Релизеры — вызывают немедленную поведенческую реакцию (например, бегство или привлечение).
• Праймеры — запускают долговременные физиологические изменения (например, блокировка беременности у мышей при стрессе — эффект Уиттена).

¶Химическая природа и восприятие

Феромоны представляют собой разнообразные органические соединения: спирты, альдегиды, эфиры, терпены, стероиды и пептиды. У насекомых они часто летучи и воспринимаются обонятельными рецепторами на антеннах. У млекопитающих феромоны обычно менее летучи и обнаруживаются в основном через вомероназальный орган (орган Якобсона) — трубчатую структуру в носовой перегородке, связанную с дополнительной обонятельной системой. У человека вомероназальный орган присутствует, но его функциональность остаётся спорной: исследования не дали однозначных доказательств его роли в восприятии феромонов. Основное обонятельное восприятие у человека может также участвовать в обработке феромональных сигналов.

¶Феромоны у насекомых

Насекомые — наиболее изученная группа в контексте феромонов. У общественных насекомых (пчёлы, муравьи, термиты) феромоны регулируют практически все аспекты жизни колонии: распределение ролей, координацию фуражировки, защиту гнезда и репродуктивное подавление рабочих особей. Например, маточное вещество пчелы (9-оксо-2-деценовая кислота) подавляет развитие яичников у рабочих пчёл и привлекает трутней во время брачного полёта. У бабочек один самец может обнаружить самку по феромону на расстоянии нескольких километров, что достигается высокой чувствительностью рецепторов.

¶Феромоны у позвоночных

У млекопитающих феромоны играют важную роль в репродуктивном поведении и социальной иерархии. Свиньи реагируют на андростенон и андростенол, содержащиеся в слюне хряка, что используется в ветеринарии для выявления охоты у свиноматок. У мышей феромоны, выделяемые с мочой, передают информацию о доминантности, родстве и репродуктивном статусе. У собак и кошек феромоны участвуют в мечении территории и узнавании особей. У приматов, включая человека, роль феромонов менее выражена по сравнению с другими млекопитающими, однако некоторые исследования указывают на возможное влияние соединений андростадиенона и эстратетраенола на настроение и оценку привлекательности.

¶Феромоны человека: дискуссия

Вопрос о существовании феромонов у человека остаётся предметом научной дискуссии. С одной стороны, у человека отсутствует функциональный вомероназальный орган, а гены, кодирующие рецепторы феромонов у других млекопитающих, у людей являются псевдогенами. С другой стороны, ряд экспериментов показал, что запаховые соединения, выделяемые подмышечными железами (например, андростадиенон), могут влиять на психофизиологическое состояние испытуемых: уровень кортизола, восприятие привлекательности лиц, синхронизацию менструальных циклов у женщин, проживающих вместе (эффект Макклинток). Однако воспроизводимость этих результатов невысока, и многие учёные считают, что у человека химическая коммуникация в значительной степени замещена зрительной и слуховой. Коммерческие «феромонные духи», якобы усиливающие привлекательность, не имеют доказанной эффективности и относятся к категории псевдонаучной продукции.

¶Применение феромонов

Феромоны нашли практическое применение в сельском хозяйстве и ветеринарии.

• Мониторинг и борьба с вредителями: феромонные ловушки используются для отслеживания численности насекомых-вредителей (плодожорка, непарный шелкопряд, колорадский жук) и для массового отлова самцов, что снижает популяцию.
• Метод дезориентации: распыление синтетических половых феромонов в садах и на полях нарушает встречу полов у вредителей, что приводит к снижению размножения без применения инсектицидов.
• Ветеринария: препараты на основе феромонов (например, для свиней) используются для управления репродуктивным циклом.
• Зоопсихология: синтетические аналоги феромонов (например, Feliway для кошек, Adaptil для собак) применяются для снижения стресса и коррекции поведения домашних животных.

¶Ограничения и перспективы исследований

Основные сложности в изучении феромонов связаны с их низкой концентрацией в естественных выделениях, сложностью выделения и синтеза, а также с видовой специфичностью: феромон одного вида часто не действует на другой. Современные методы — газовая хроматография, масс-спектрометрия, электроантеннография — позволяют идентифицировать феромоны в нанограммовых количествах. Перспективным направлением считается использование феромонов в интегрированной защите растений для снижения пестицидной нагрузки, а также изучение химической коммуникации у человека с помощью функциональной магнитно-резонансной томографии.

¶Источники

• Wyatt T. D. Pheromones and Animal Behavior: Chemical Signals and Signatures. — Cambridge University Press, 2014.
• Karlson P., Lüscher M. «Pheromones»: a new term for a class of biologically active substances // Nature. — 1959. — Vol. 183.
• Шовен Р. «Поведение животных». — М.: Мир, 1972.
• Doty R. L. (ed.) Handbook of Olfaction and Gustation. — Marcel Dekker, 2003.