Химический язык насекомых

У некоторых насекомых есть специальное устройство — своеобразная химическая «пушка», которая стреляет зарядом отвратительных запахов. Механизм этого «секретного» оружия действует благодаря сокращению мышц или под давлением гемолимфы.

Жук-бомбардир (из семейства жужелиц), искусно владеющий этим средством, — довольно меткий стрелок. Порция ядовитой смеси, окисленная перекисью водорода, способна остановить даже лягушку или ящерицу. Этот «скунс» из мира насекомых обжигает усики неприятеля и обращает его в бегство. Заметив опасность, бомбардир производит выстрел, который сопровождается облаком голубовато-белого дыма и неприятным запахом. У других жужелиц это химическое оружие представлено целым рядом соединений; метакриловой, тиглиновой и муравьиной кислотами, а также метакрезолом. Особо ядовитым секретом для самозащиты пользуются клопы. Выбрасывая струю токсичных веществ на нападающих врагов или нанося яд ножками на тело противника, они парализуют или убивают насекомых.

Своеобразным оружием обороны природа снабдила термитов-солдат. Они вооружены специальным жидким составом, который может склеить челюсти и конечности противника. В эту клейкую жидкость, которой так метко стреляют термиты, входят бензохинол, терпены и другие летучие вещества, синтезируемые организмом подземных жителей. Кроме того, каста солдат, имеющаяся почти у всех видов термитов, осуществляет химическую защиту от врагов 3 основными способами: введением секрета через прокушенную кутикулу; нанесением его на поверхность тканей и выстреливанием секрета желез на расстоянии.

Первый способ применяют как «высшие», так и «низшие» термиты. У солдат рода Macrotermes секрет фронтальных желез представлен высокомолекулярными углеводородами, которые подобны минеральному маслу или парафину. Что касается следового феромона этих термитов, то единственным местом его локализации является стернальная железа. Размеры ее максимальны у больших рабочих, затем идут большие солдаты, малые солдаты и малые рабочие. Исследования потенциальной активности феромонов показали, что по этому показателю касты термитов располагаются в следующей последовательности: большие рабочие, малые рабочие, сбросившие крылья самцы и самки, малые «солдаты», большие «солдаты». При прокладывании следа насекомые обнаруживают 3 формы поведения: прокладка сильного следа; прокладка слабого следа и отсутствие мечения пути. Хорошо проторенный след действует на термитов в течение 9 часов, однако время его действия зависит от касты термита, наносящего метку.

Солдаты рода Cubitermes используют химическое оружие, состоящее из уникальных и очень сложных по молекулярной структуре дитерпенов, а у солдат рода Armitermes защитный секрет представлен модифицированными жирными кислотами, состоящими из 22...36 атомов углерода. Низшие термиты используют также контактные яды, представляющие собой жирные кислоты с короткой углеродной цепью молекулы (14...16 атомов углерода), несущие на конце группу электрофильных атомов. Подобные яды, проникая через кутикулу насекомых, поражают жертву, как наконечник отравленной стрелы.

Третий способ химической защиты характерен для наиболее прогрессивного в эволюционном плане рода термитов Nasutitermitinae. Эти насекомые выбрасывают в сторону врага клейкое вещество, похожее на смолу хвойных деревьев и состоящее из смеси монотерпенов и изопреноидов с высокой молекулярной массой. Кроме парализующего эффекта этот яд оказывает также контактное действие. Ученые установили, что носатые термиты способны синтезировать этот ядовитый секрет.

Анализируя химический состав секрета термитов из различных частей света, исследователи пришли к выводу, что химическое оружие этих шестиногих имеет одинаковую природу.

Насекомые используют химические соединения не только для защиты от врагов, но и в качестве оружия нападения.

Тропический водяной жук при помощи ядовитой слюны поражает моллюсков и рыбок, пожирая их икру. Интересно, что этот смертельный для многих обитателей тропических вод яд жители Юго-Восточной Азии используют в качестве приправы к пище.

У многих шестиногих в отличие от змей, пауков и скорпионов яд обладает узконаправленным действием. Он поражает живые «мишени», на которых насекомые могут паразитировать. Например, наездник своим оружием может без труда парализовать гусениц мельничной и пчелиной огневок. Однако его ядовитый секрет безвреден для гусениц других бабочек.

Жалящие шестиногие — осы и пчелы — имеют также довольно ядовитое оружие, в составе которого обнаружены гистамин, фосфолипаза и гиалуронидаза. Муравьиная кислота обитателей муравейников служит им не только для защиты, но и для охоты на насекомых. Анализируя содержимое ядовитой железы различных видов муравьев, ученые обнаружили углеводороды, изовалериановую и пропионовую кислоты, альдегиды, кетоны, лактоны, терпеноиды, а также соединения, обладающие инсектицидной или фунгицидной активностью.

Многообразны средства химической защиты у насекомых. Это токсины, синтезируемые в специальных железах, а также содержащиеся в гемолимфе или кишечнике шестиногих. Это и ядовитые секреты желез, которые выбрасываются под давлением или просто выделяются на поверхность тела врагов. В большинстве своем химическое оружие насекомых представлено веществами такой же природы, что и вторичные метаболиты растений. Как правило, шестиногие применяют для самозащиты следующие химические соединения: терпеноиды, алкалоиды, фенолы и хиноны.

Низкомолекулярные терпеноиды — летучие вещества с сильным запахом, который отпугивает неприятеля. Их пары оказывают раздражающее действие, а капли, попав на покровы хищника, вызывают жжение и зуд. Так, сосновый пилильщик использует для защиты маслянистые выделения, идентичные терпеноидам смолы растения-хозяина. Личинки насекомых получают эти вещества с пищей и при приближении врагов разбрызгивают их при помощи сократительных придатков пищевода. Исследования ученых показали, что в смоле сосны, а также в защитных секретах насекомых присутствует смесь моно- и дитерпенов. Смола — это своеобразная «кольчуга» растения. Однако пилильщик не только свободно прорывает ее, но и использует в качестве химического оружия против своих врагов. Это один из немногих видов насекомых, которые в процессе эволюции пошли по очень экономичному пути обороны от врагов — за счет растения-хозяина. Большинство же шестиногих синтезируют защитные вещества из исходных химических соединений растительного происхождения. Так, палочники и муравьи образуют терпены из ацетатов. Кроме терпенов растений — долиходиала, цитронеллаля и цитраля, в гемолимфе взрослых особей шпанской мушки обнаружен кантаридин, вызывающий сильное раздражение и служащий основой опасного яда, получившего название «афродизиак шпанской мушки».

Жук-стафилин применяет для своей защиты терпеноид иридодиал и кетон 4-метилгексан-З-он. Смесь этих двух веществ обладает неприятным запахом.

Некоторые шестиногие, например бабочка-монарх, используют для самообороны вещества, подобные сердечным гликозидам — карденолидам. Токсины, относящиеся к стероидным соединениям, накапливают в своем ядовитом молочке жуки-плавунцы. У хищников, которые случайно проглотили этих насекомых, наблюдаются симптомы отравления, или они впадают в наркотическое состояние. Яд плавунцов представляет собой несколько производных стероида прегнана. Интересно отметить, что у одного вида плавунцов секреты содержат половые гормоны млекопитающих: тестостерон, дегидротестостерон, эстрадиол и эстрон.

Раньше считали, что алкалоиды участвуют только в процессах жизнедеятельности растений. Однако в последнее время установлено, что они играют важную роль в механизмах защиты насекомых, особенно бабочек, от врагов. Алкалоид сенеционин накапливается в организмах бабочек-медведиц и бабочек-данаид, а аристолоховая кислота у некоторых других видов. Многоножки, огненные муравьи, божьи коровки и плавунцы синтезируют алкалоиды сами. Гломерин и гомогломерин — токсины многоножек могут вызвать у хищников не только раздражение, но даже паралич и смерть. Очень ядовиты огненные муравьи Рихтера, секреты которых обладают гемолитическими, инсектицидными и антибиотическими свойствами. Действующее начало яда этих шестиногих — смесь 2,6-диалкилпиперидинов. Подобные соединения имеют структурное сходство с растительным алкалоидом кониином. Они обнаружены также в ядовитых секретах семи видов муравьев.