Феромоны и их роль в биологических системах

БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ

УДК.577

Дмитриева Т.М., доктор биологических наук, профессор, Козлов Ю.П., доктор биологических наук, профессор, члены Русского экологического общества

ФЕРОМОНЫ И ИХ РОЛЬ В БИОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ

Аннотация

Представлены материалы по феромонам - продуктам внешней секреции, выделяемых организмами насекомых, рыб, животных и человека, обеспечивающих химическую коммуникацию между организмами, и их классификация.

Феромоны - это название веществ, продуктов внешней секреции, выделяемых организмами насекомых, рыб, животных и человека, обеспечивающих химическую коммуникацию между организмами одного вида. Как правило, феромоны — биологические маркеры собственного вида, летучие хемосигналы, управляющие нейроэндокринными поведенческими реакциями, процессами развития, а также процессами, связанными с социальным поведением и размножением. Феромоны модифицируют поведение, физиологическое и эмоциональное остояние или метаболизм других особей того же вида. Первыми феромоны удалось обнаружить группе немецких исследователей под руководством Адольфа Бутенандта. В результате многолетней работы им удалось выделить из желез самок шелкопряда вещество, привлекавшее самцов того же биологического вида. Полученное вещество было названо бомбикол (см.рис., латинское название шелкопряда, Bombyx mori. 1962[1]). Ими была проделана огромная работа, в результате которой из нескольких десятков тысяч самок Bombyx mori было выделено всего 4 мг бомбикола. Это вещество имеет довольно простую структуру, вследствие чего его полный химический синтез был осуществлен за несколько недель[2]. После широкого внедрения в практику хроматографических методов исследования процесс выделения феромонов значительно упростился. В настоящее время количество изученных феромонов достигает нескольких десятков тысяч.

Классификация феромонов. По своему воздействию феромоны делятся на два основных типа: релизеры и праймеры. Релизеры (англ. releaser) побуждают особь к каким-либо немедленным действиям; используются для привлечения брачных партнёров, сигналов об опасности и побуждения других немедленных действий. Праймеры (англ. primer) используются для формирования определённого поведения и влияния на развитие других особей: например, специальный феромон, выделяемый пчелой-маткой, и подавляющий половое развитие других пчёл-самок, превращая их таким образом в рабочих пчёл. В качестве отдельных названий некоторых типов феромонов можно привести следующие: эпагоны - половые аттрактанты; одмихнионы - метки пути, указывающие дорогу к дому или к найденной добыче, метки на границах индивидуальной территории; торибоны - феромоны страха и тревоги; гонофионы - феромоны, индуцирующие смену пола; гамофионы - феромоны полового созревания; этофионы - феромоны поведения; лихневмоны - феромоны, маскирующие животное под другой вид [3].

Ключевые слова

Феромомы, хемосигналы, химическая коммуникация, релизеры и праймеры

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №10-3/2016 ISSN 2410-700Х_

Феромоны насекомых [4]. Феромоны используются насекомыми для подачи самых разных сигналов. Упомянутый выше бомбикол использовался самками шелкопряда для поиска полового партнёра, однако на этом влияние феромонов на регулирование жизни насекомых не ограничивается. Муравьи, например используют феромоны для обозначения пройденного пути. По специальным меткам, оставляемым по дороге, муравей может найти дорогу обратно в муравейник. Также, метки, делаемые при помощи феромонов, показывают муравейнику путь к найденной добыче. Отдельные запахи используются муравьями для подачи сигнала об опасности, что провоцирует у особей либо бегство, либо агрессивность.

Феромоны рыб. В наших исследованиях [5] была показана важная роль химической коммуникации рыб с участием половых феромонов в период нереста. Феромоны как химические компоненты выделений рыб в окружающую среду, оказались одними из обязательных, но мало изученных элементов биоценозов. Одним из важнейших направлений исследований по внутривидовой сигнализации и хемокоммуникации рыб явилась расшифровка их химического кода. Установлено, что феромоны рыб -химические вещества, выделяемые половыми партнерами во внешнюю среду в наноконцентрациях, могут состоять из нескольких химических веществ, эффективных при смешивании в определенных соотношениях. Сигналы, передаваемые в воде, могут вызывать реакцию привлечения, полового созревания особей и синхронизацию стереотипов полового поведения. Оказалось, что источником полового феромона бычковых рыб, в частности, желтокрылого бычка /yellowfin Baikal sculpin/ - самца явилась мочеполовая, а самки - овариальная жидкость [6]. Для привлечения неовулированных самок служит компонент феромона, являющийся ненасыщенным полиеновым спиртом - 2-цис-6-транс-фарнезолом /видоспе-цифичное соединение, предотвращающее межвидовую гибридизацию/. Выделяемый в период завершения сперматогенеза праймерный феромон -11b-гидрокситестостерон инициирует овуляцию. Последующее совместное воздействие тестостерона и 11b-гидрокси-тестостерон вызывает у самок демонстрацию полового поведения, включающих комплекс поведенческих стереотипов и заканчивающегося выметом половых продуктов. Познание интимных сторон воспроизводства рыб, несомненно, позволит вплотную подойти к созданию эколого-биотехнологических способов управления их поведением и численностью. На этой основе нами был предложен экологически безопасный препарат для стимуляции созревания рыб - «Ферамин-1», в условиях рыборазводных хозяйств позволяющий существенно увеличить рыбопродуктивность, восстановить естественные нерестилища популяций рыб, стимулировать искусственное рыборазведение и разработать основы бессетевого лова рыбы.

Феромоны позвоночных [7]. Известно, что феромоны участвуют в химической коммуникации млекопитающих. Так, пахучие вещества мочи самцов мыши, попадая на обонятельные рецепторы самок, индуцируют и изменяют их эстральный цикл. Ввиду достаточно сложных поведенческих реакций феромоны позвоночных изучены слабо. Существует предположение, что рецептором феромонов у позвоночных является вомероназальный (якобсонов) орган. В ходе исследований этих явлений было обнаружено, что некоторые химические вещества стероидной природы могут играть роль половых феромонов.

Феромоны человека [8,9]. Производство феромонов связано с апокриновыми железами (АЖ) кожи, с секретами других желез и с микрофлорой кожи. Высокая концентрация АЖ найдена в подмышечной области, которую считают важным органом производства запаха человека. Чувство обоняния человека способно решать задачу различения и узнавания людей по индивидуальному запаху и, в частности, позволяет узнавать по запаху генетически близких родственников. Высказывается возможная роль индивидуального запаха мужчины в выборе женщиной супруга или полового партнера. Запахи могут управлять настроением и работоспособностью, причем особое значение имеют их воздействие на работу программистов. Среди мужских феромонов идентифицированы метаболиты андрогенов - 6-андростенон, секретируемые АЖ и напоминающие запах мочи, с среди женских половых феромонов обнаружены копулины (смесь влагалищних кислот), пик секреции которых приходится на период овуляции. Показано, что запах копулинов вызывает у мужчин выброс тестостерона, усиление привлекательности женщин на предъявленных фотографиях.

Применение феромонов. Феромоны нашли своё использование в сельском хозяйстве. В сочетании с ловушками разных типов, феромоны, приманивающие насекомых, позволяют уничтожать значительные количества вредителей. Также, распыление феромонов над охраняемыми сельскохозяйственными угодьями позволяет обмануть самцов вредителей и таким образом снизить популяцию вредных насекомых — ввиду

того, что самцы, привлечённые более сильным синтетическим запахом, не смогут найти самку для спаривания. В настоящее время, осуществляется разработка методов синтеза и производство феромонов карантинных и некарантинных вредителей сельскохозяйственных культур и леса, а также разработка рекомендаций и методических указаний по применению феромонов в практике карантина растений. Многие феромоны насекомых ученые научились синтезировать искусственно. На современном рынке парфюмерной продукции присутствуют товары, которые позиционируются как «содержащие феромоны». Производители такой продукции утверждают, что её использование усиливает привлекательность у противоположного пола «на подсознательном уровне», действуя как афродизиак. Список использованной литературы:

1. Райт Р.Х. Наука о запахах. - Москва: Мир, 1966, 223 с.;

2. Смит В., Бочков А., Кейпл Р. Органический синтез. Наука и искусство.Москва: Мир,2001. С. 21 - 26.573 с.;

3. Соколов В.Е.(ред.).Химическая коммуникация ммлекопммлекопитающих.М:Наука.1986.431 с.;

4. Введение в биохимическую экологию. М.: Изд-во МГУ.1986.176 с.;

5. Дмитриева Т.М., Остроумов В.А. Половые феромоны и репродуктивное поведение рыб. Иркутск: Изд-во ИркГУ.1989.65с.;

6. Katsel P L, Dmitrieva T.M., Kozlov Yu.P.,Valeyev R.B. SEX-HEROMONES OF ALE YELLOWFIN BAIKAL SCULPIN (COTTOCOMEPHORUS-GREWINGKI) - ISOLATION AND CHEMICAL STUDIES): JOURNAL OF CHEMICAL ECOLOGY. Volume:18.Issue:11. p. 2003—2p.2003-2010.1992;

7. Нови7[ [7]Новиков С.Н. Феромоны и размножение млекопитающих. Л., 1988

8. Дмитриева Т.М., Хапаева П.Ю., Бродский Е.С., Зинкевич Э.П. Физико-Физико-химическое исследование "запахового портрета" человека. ВестникМ: Изд-во РУДН. 2001. N5. С. 94-102.

9. Дмитриева Т.М., Козлов Ю.П. Сенсорная экология.М: Изд-во РУДН, РУДНР.2010.404с.

Дмитриева Т.М., Козлов Ю.П., 2016

УДК 612.398.145.2

Хуторская Ирина Александровна, аспирант Гурьянова Анастасия Андреевна, студент Романова Татьяна Алексеевна, д.б.н., профессор ФГБОУ ВО «МГУ им. Н.П. Огарева» Медицинский институт, г. Саранск, РФ

ИССЛЕДОВАНИЕ КОНФОРМАЦИОННЫХ СОСТОЯНИЙ ГЕМОПОРФИРИНА ГЕМОГЛОБИНА

ЭРИТРОЦИТОВ В ЭКСПЕРИМЕНТЕ

Аннотация

Проведено исследование конформационных состояний гемопрофирина гемоглобина мышей, подвергнутых моделированию статической физической нагрузки. В результате были получены сведения о морфофункциональных характеристиках эритроцитов подопытных животных.

Ключевые слова Гемоглобин, спектроскопия, физическая нагрузка.

Спектроскопия комбинационного рассеяния традиционно используется для оценки конформационных состояний макромолекул [3, с. 79; 7, с. 201; 6, с. 51; 5, с. 59]. Однако, влияние такого стрессового фактора, как интенсивная физическая нагрузка, на конформационные изменения гемопорфирина гемоглобина изучены не достаточно, что и определило цель нашей работы.

Объектом исследования служили белые лабораторные мыши обоего пола, массой тела 18-22 г.