Обоняние. Увлекательное погружение в науку о запахах

Помимо этих желез, которые занимаются производством половых феромонов и есть теоретически у всех видов насекомых на свете, у них встречаются и другие феромональные железы, расположенные на разных частях тела. Особенно это характерно для социальных насекомых. Сам химический язык у них, как мы уже отмечали, гораздо богаче, так как особям приходится много общаться друг с другом и обмениваться специализированной информацией, включающей личные характеристики, места кормежки, присутствие опасности, приказы и инструкции относительно общих задач, таких как строительство своего гнезда, нападение на чужое гнездо, забота о личинках и всякие другие операции.

У медоносных пчел, к примеру, очень развиты челюстные железы, способные производить сразу несколько феромонов. Те же самые железы содержат ряд ОСБ и ХСБ, синтез которых регулируется сообразно касте и возрасту. Особенно наглядно это выглядит у рабочих пчел, которым на протяжении жизни назначаются разные задачи: сначала кормление личинок, потом забота об улье, потом охрана и отражение нападений и, наконец, сбор пищи – и соответственно меняется их профиль экспрессии по ОСБ и ХСБ.

Разумеется, растворением феромонов функции этих белков не ограничиваются. Есть гипотеза (ее еще нужно подтвердить), которая гласит, что связывающие белки могут регулировать состав феромоновой смеси. Иными словами, вместо того чтобы управлять синтезом компонентов, гораздо проще управлять экспрессией связывающих их белков. Таким образом, состав феромоновой смеси будет определяться количеством и соотношением связывающих белков. Для синтеза одного феромона необходимы несколько активных ферментов, чье производство нужно запускать по запросу. По контрасту синтез белка-переносчика зависит от активации одного-единственного гена. И ОСБ, и ХСБ – маленькие белки, которые спонтанно укладываются в правильную структуру и, в отличие от ферментов, не нуждаются ни в каких дополнительных факторах, чтобы связывать свои лиганды.

ОСБ и ХСБ были найдены еще и в репродуктивных органах насекомых. У совки хлопковой, например, ОСБ в больших количествах присутствует в антеннах, но есть также и в сперме. Во время спаривания этот белок передается от самца самке и заканчивает свой путь на поверхности яиц – разумеется, только оплодотворенных. Как и в других случаях, он переносит эндогенные лиганды – возможно, феромоны, чье назначение нам пока неизвестно.

Похожим образом обстоят дела у комара, переносящего желтую лихорадку, Aedes aegypti: он тоже передает самке ОСБ вместе со спермой. А вот у восточной саранчи, Locusta migratoria, самка является счастливой обладательницей целых 17 ХСБ (найдены в репродуктивных органах), тогда как в сперме самца содержится всего один. Наука только начинает догадываться о том, какой комплексной бывает межполовая химическая коммуникация даже у относительно примитивных видов насекомых. Предположительно, каждый из этих ОСБ и ХСБ переносит тот или иной феромон, управляющий процессом ухаживания и фазами репродукции.

Но дело, возможно, не только в химической коммуникации.

Роль ОСБ и ХСБ как переносчиков липофильных лигандов не ограничивается феромонами и пахучими веществами. Я уже рассказывал о ретиноло-связывающем белке, липокалине, транспортирующем очень гидрофобный ретинол по кровотоку от печени к сетчатке. Нечто похожее происходит и у насекомых: ОСБ и ХСБ были найдены в глазах хлопковой совки и медоносной пчелы, где они, по всей видимости, служат переносчиками гидрокси-ретиналя – продукта окисления гидрокси-ретинола, необходимого для зрения. Скорее всего, это характерно для всех насекомых вообще. Те же или похожие белки рекрутируются для транспортировки феромонов и зрительных пигментов. Несмотря на разные функции, эти лиганды имеют одну общую физико-химическую характеристику: они очень гидрофобны и нуждаются в белковой оболочке, чтобы перемещаться внутри водной физиологической среды.

Как мы уже отметили, мочевые белки непосредственно влияют на созревание молодых самок. По меньшей мере в одном случае было продемонстрировано, что ХСБ нужен и для созревания эмбриона. ХСБ-3 у пчел есть только в яичниках и яйцах (и больше нигде в организме) – довольно необычный факт, так как ХСБ обычно присутствует в разных органах. Когда подавили ген, кодирующий этот белок, и, следовательно, заблокировали его синтез, эмбрионы перестали нормально развиваться и не смогли потом выйти из яиц.

Другой ХСБ, как оказалось, участвует в регенерации ног у тараканов. Интересно, что этот белок и его действие ученые отметили еще за несколько лет до того, как в сенсорных органах было обнаружено присутствие ХСБ и началось изучение их как одорантов и переносчиков феромонов. Если оторвать у таракана ногу на стадии личинки, насекомое ее благополучно восстановит. В процессе регенерации синтез белка, в то время именовавшегося р10 (его структура очень близка к хемосенсорным белкам), увеличивается во много раз, а по ее завершении снова падает до нормальных показателей.