Феромоны: определение и механизм действия¶

Феромоны — это совокупность биологически активных летучих 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 сигнал от одной особи к другой, вызывая у реципиента специфическую поведенческую или физиологическую реакцию. Термин происходит от греческих слов pherein («переносить») и hormao («возбуждать, побуждать»).

¶История открытия

Существование химических сигналов, влияющих на поведение насекомых, было известно ещё в XIX веке. Французский натуралист Жан-Анри Фабр в своих наблюдениях за бабочками-сатурниями описал, как самцы прилетают на запах самки с расстояния в несколько километров. Однако научное обоснование этого явления появилось значительно позже.

В 1959 году немецкий биохимик Адольф Бутенандт, лауреат Нобелевской премии по химии, впервые выделил и идентифицировал феромон — бомбикол, половой аттрактант тутового шелкопряда (Bombyx mori). В том же году другой немецкий учёный, Петер Карлсон, совместно с Мартином Люшером предложил сам термин «феромон» для обозначения веществ, выделяемых одним организмом и вызывающих определённую реакцию у другого представителя того же вида.

¶Классификация феромонов

Феромоны классифицируют по двум основным критериям: характеру вызываемой реакции и функциональному назначению.

¶По характеру реакции

Релизеры — вызывают немедленную, кратковременную поведенческую реакцию (например, сигнал тревоги или привлечение полового партнёра).
Праймеры — действуют медленно, запуская долговременные физиологические изменения, такие как половое созревание, смена касты у общественных насекомых или синхронизация репродуктивных циклов.

¶По функциональному назначению

Половые феромоны — привлекают особей противоположного пола, сигнализируют о готовности к спариванию. У многих видов самки выделяют их в микроскопических количествах, но самцы способны улавливать сигнал на огромных расстояниях.
Феромоны тревоги — выделяются при опасности (например, при повреждении хищником) и вызывают у сородичей реакцию бегства, затаивания или агрессии. Характерны для многих общественных насекомых и стайных рыб.
Феромоны агрегации — способствуют скоплению особей на определённой территории, что важно для питания, размножения или защиты от врагов.
Феромоны следовые — оставляются в окружающей среде для обозначения пути к источнику пищи или гнезду. Наиболее известный пример — муравьи, помечающие дорогу к корму.
Феромоны-маркеры территории — используются для обозначения границ индивидуального участка (у многих млекопитающих, например, у собак и кошек).
Феромоны узнавания — помогают отличать особей своего вида, семьи или колонии от чужаков, а также распознавать индивидуальные особенности сородичей.

¶Механизм действия

Феромоны воспринимаются специализированными сенсорными системами. У насекомых основную роль играют обонятельные сенсиллы, расположенные на антеннах (усиках). Молекулы феромона связываются с рецепторными белками на мембранах обонятельных нейронов, что запускает каскад внутриклеточных реакций и генерацию нервного импульса. Сигнал поступает в антеннальную долю мозга, где происходит его обработка и формирование поведенческого ответа.

У позвоночных, включая млекопитающих, феромоны воспринимаются преимущественно вомероназальным органом (органом Якобсона) — парным слепым эпителиальным ходом, расположенным в носовой перегородке. Дополнительно феромоны могут улавливаться и основной обонятельной системой. Сигналы от вомероназального органа передаются в добавочную обонятельную луковицу, а затем в структуры лимбической системы — амигдалу и гипоталамус, которые регулируют эмоциональные и гормональные реакции.

¶Феромоны насекомых

Насекомые — наиболее изученная группа в области феромонной коммуникации. Для них химическая сигнализация является одним из главных способов обмена информацией. Феромоны насекомых характеризуются высокой видоспецифичностью: как правило, каждый вид использует уникальную смесь химических соединений в определённых пропорциях, что исключает межвидовую путаницу.

У общественных насекомых (пчёлы, муравьи, термиты, осы) феромоны регулируют практически все аспекты жизни колонии. Так, у медоносной пчелы (Apis mellifera) феромон матки подавляет развитие яичников у рабочих особей, феромон тревоги (изоамилацетат) мобилизует пчёл на защиту гнезда, а следовой феромон Насонова помогает пчёлам ориентироваться и находить улей.

¶Феромоны позвоночных

У позвоночных роль феромонов менее изучена, но их значение подтверждено для многих видов. У млекопитающих феромоны участвуют в регуляции полового поведения, установлении материнско-детской связи, агрессии и территориальном поведении.

Классический пример — эффект Ли-Бута, описанный в 1950-х годах: запах незнакомого самца мыши блокирует беременность у только что оплодотворённой самки, вызывая задержку имплантации эмбриона. Другой известный феномен — эффект Уиттена: синхронизация эстральных циклов у самок мышей, содержащихся в одной группе, под действием феромонов.

¶Феромоны человека: научная дискуссия

Вопрос о существовании и значении феромонов у человека остаётся предметом активных научных споров. Анатомически у взрослых людей вомероназальный орган обычно редуцирован и, по мнению большинства исследователей, не имеет функциональных обонятельных нейронов. Тем не менее ряд исследований указывает на возможное влияние некоторых летучих соединений на поведение и физиологию человека.

Наиболее часто в этом контексте упоминаются андростадиенон (производное мужского полового гормона) и эстратетраенол (соединение, присутствующее в моче женщин). Некоторые эксперименты показали, что эти вещества могут влиять на оценку привлекательности, настроение и даже синхронизацию менструальных циклов у женщин, живущих вместе. Однако результаты таких исследований часто противоречивы, сложно воспроизводятся, а механизмы восприятия этих соединений до конца не выяснены. Коммерческий рынок «феромонных духов» и «аттрактантов» для человека не имеет убедительного научного обоснования, и большинство специалистов оценивают их эффективность как недоказанную.

¶Практическое применение

Благодаря высокой видоспецифичности и эффективности в малых дозах, феромоны нашли широкое применение в сельском хозяйстве и лесном хозяйстве для борьбы с насекомыми-вредителями.

Феромонные ловушки используются для мониторинга численности вредителей и определения сроков обработки инсектицидами.
Метод дезориентации самцов заключается в распылении большого количества синтетических половых феромонов, что затрудняет самцам поиск самок и приводит к снижению численности популяции.
Массовый отлов применяется для снижения плотности популяции вредителей путём вылова значительной части особей.

Данные методы считаются экологически безопасной альтернативой химическим инсектицидам, поскольку не наносят вреда полезным насекомым и не загрязняют окружающую среду.

¶Источники

Карлсон П., Люшер М. «Феромоны: новая терминология для класса биологически активных веществ» (1959).
Бутенандт А. «Химия половых гормонов и феромонов насекомых» (нобелевская лекция, 1960).
Морс Р. «Феромоны и поведение насекомых» (обзорные работы по химической экологии).
Уайатт Т. «Феромоны и поведение животных» (Cambridge University Press).
Доти Р. Л. «Вомероназальный орган человека и обоняние» (исследования в области хеморецепции).