Гонофионы — феромоны, меняющие половые свойства

Гонофионы — феромоны, меняющие половые свойства

Термиты — бич тропических стран. В ненасытных желудках этих «белых муравьев» исчезают тонны строительного дерева. Термиты едят древесину, продукт столь же малопитательный, как бумага. Едят и бумагу! Как им удается все это переварить?

Ученые, которые занялись исследованием пищеварения термита, открыли поразительные вещи. Оказалось, что в животе у термитов в особых карманах и ответвлениях кишечника обосновался целый мирок микроорганизмов: тут и инфузории, и жгутиконосцы, и бактерии: более двухсот различных видов простейших животных и растений. Все вместе весят они порой почти половину термита! Микроорганизмы и переваривают клетчатку. Превращают ее в сахара, которые усваивает затем организм насекомого. Некоторые ученые считают, что клетчатку разлагают только бактерии, а инфузории и жгутиконосцы — лишь незваные гости в кишечнике термита. Возможно, они доставляют хозяину белковую пищу: он их во множестве переваривает.

Усваивая с помощью сожителей клетчатку, термиты получают в пищу лишь различные углеводы. А белок (он термитам так же необходим, как и всякому другому животному)? Какими путями получают его термиты?

Чтобы накормить белковой пищей всех и в первую очередь личинок и самку с самцом, родоначальников семьи, термиты разводят грибы. Взрослые термиты, рабочие и солдаты, грибов не едят, однако продукты грибного меню, полупереваренные другими термитами, снабжают их белковой пищей. Ведь все обитатели термитника: и личинки, и рабочие, и солдаты, и самец с самкой — представляют, по сути дела, один общий… кишечник, разделенный лишь в пространстве на отдельные отрезки, заключенные в теле каждого термита. Любой даже ничтожно малый кусочек пищи не переваривается полностью в кишечнике одного какого-нибудь термита. Нет! В виде отрыжки, выпота на брюшке и других выделений пища передается, словно эстафета, от одного термита к другому и заканчивает все стадии переваривания не раньше, чем побывает в животе у многих термитов. Поэтому в термитнике одним обедом насыщаются попеременно все.

Продукты, поставляемые грибами, хотя едят их только личинки и царица с царем, достаются в конечном счете всем термитам. И не только эти продукты, но и те вещества, которые производят самец и самка — гонофионы.

Эти феромоны, словно незримый приказ, заставляют одних термитов надеть после линьки солдатский мундир, других — остаться в рабочей одежде. Они же тормозят половое развитие тех, кто может стать нежелательным соперником еще полных сил родителей.

Только когда семья сильно разрастается и до провинциалов не доходит волшебное вещество повиновения, на окраинах термитника быстро образуются из личинок и нимф так называемые «заменяющие половые особи». Они значительно меньше обычных самцов и самок, с недоразвитыми глазами и короткими зачатками крыльев. Эти особи бросают обычный род своих занятий и принимаются откладывать яйца.

То же самое происходит, если плодовитость самки-царицы снижается или если она гибнет: «Подданные» подчас сами содействуют этой гибели: с алчным азартом подступают к грандиозному брюху самки и, если ничего на нем не находят, вгрызаются в него жвалами, пытаясь ускорить события, и так или иначе их ускоряют. Старая производительница бывает съедена до последнего сегмента. Съедают термиты и лишних «замещающих половых особей», оставляя двух: самца и самку, которые продолжают род термитов.

В нормальном же гнезде, где все термиты получают нужные дозы гонофионов, а самец и самка еще полны сил, «замещающие половые особи» не возникают.

И вот что интересно: гонофионы самца и самки работают во взаимодействии. Гонофион самца не тормозит превращение нимф в «замещающих половых особей». Гонофион самки тормозит лишь немного. Но вместе они полностью прекращают такое превращение.

У некоторых видов и термиты других каст, самки, например, солдаты, тоже выделяют феромоны, препятствующие превращению личинок в термитов этой касты. Колонию термитов рода зоотермопсис в первый год ее жизни охраняет лишь один солдат. Пробовали удалить его из дома, тогда быстро кто-либо «из молодых термитов уже после второй линьки обнаруживает ясные признаки будущего солдата». Изъяли из гнезда и этого «новобранца», тотчас появился другой и так далее без конца. Как только в семье исчезает солдат, его готов заменить один из ее членов.

Близкие к термитам по образу жизни (но не родством!) муравьи наделены такой же функциональной системой торможения развития самок и самцов. Пока рабочие муравьи слизывают выпот с брюшка яйцекладущей самки, новых самок в гнезде не будет. Ее гонофионы подавляют развитие яичников у рабочих муравьев. Но как только яйцекладущая самка погибнет, сейчас же начинают плодоносить некоторые рабочие муравьи. Из отложенных ими яиц развиваются затем вполне нормальные крылатые самцы и самки.

В 1954 году Р. Батлер открыл, что челюстные железы матки пчел выделяют особое «маточное вещество», которое она размазывает по телу, позволяя затем рабочим пчелам слизывать его. Так путем трофоллаксиса (взаимной передачи пищи) этот гонофион за какие-нибудь три часа распространяется среди всего населения гнезда и становится как бы бюллетенем о состоянии здоровья и потребностей матки. Но главная его роль: подавлять развитие яичников у рабочих пчел. Как только матка исчезнет, а с нею и таинственное вещество, у многих рядовых членов семьи сразу же начинают развиваться яичники. Затем эти пчелы откладывают яйца. Но ведь они не оплодотворены! А из неоплодотворенных яиц у пчел выходят только трутни. Поэтому и называют превратившихся в самок пчел трутовками.

То же происходит, когда маточного феромона не хватает на всех членов пчелиной семьи.

«Это вещество обладает очень высокой биологической активностью и стойкостью. Оно не разрушается двукратным автоклавированием при 120 градусах и сохраняется на поверхности тела мертвой матки, находившейся в энтомологической коллекции в течение трех лет» (Я. Д. Киршенблат).

Биологическая активность этого феромона столь высока, что рабочей пчеле достаточно лишь коснуться хоботком тела живой или мертвой матки, как наступает торможение развития яичников.

На каменистых мелководьях Средиземного моря обитает червь бонеллия, похожий, впрочем, не на червя, а на бутылку с очень длинным горлышком. Рост у бонеллии немалый — до 115 сантиметров. Но на «горлышко бутылки» — переднюю часть червя, раздвоенный на конце хоботок, приходится метр и больше.

Удивительным свойством обладает бонеллия! У большинства животных пол развивающегося из яйца животного определяется еще при оплодотворении, у бонеллии, однако, личинки не несут признаков какого-либо определенного пола и могут развиться и в самок и в самцов. Все зависит от случая, от того, сядут они на хоботок взрослой самки или нет. Если прикрепятся к хоботку, то через три дня превратятся в карликовых, почти микроскопических самцов (длиной в миллиметр). Волнообразным движением ресничек, покрывающих их тело, плывут они ко рту самки, протискиваются в него и попадают затем в кишечник. Здесь находили до 85 карликовых самцов. Из кишечника самцы устремляются к яйцеводам самки, где и оплодотворяют ее яйца.

Личинок, не осевших на хоботок бонеллии, ожидает иная участь: они растут и постепенно (через год) превращаются в самок.

Если же прикрепившихся к хоботку личинок через несколько часов снять и поместить в аквариум, в котором самки нет, из них вырастают интерсексы (гермафродиты), передний конец тела которых как у самца, а задний — как у самки.

Химическая природа гонофиона, выделяемого хоботком самки, неизвестна.

У морского многощетинкового червя офриотроха тоже замечены интересные превращения одного пола в другой. В начале своей жизни все черви этого вида — самцы. Подрастут еще и превращаются в самок. Если у такой самки отрезать две задних трети тела, то оставшаяся передняя треть, быстро залечив ранение, снова становится самцом.

И вот еще какой феномен обнаружен у офриотрохов; взрослые самки этих червей выделяют в воду гонофион, а тот заставляет самок превращаться в самцов.

Нечто подобное происходит и у брюхоногих моллюсков (улиток) рода крепидуля. Они тоже в молодости — самцы. В более зрелом возрасте приобретают все внешние и внутренние свойства самок. Гонофион, выделяемый самками, препятствует этому процессу. Даже в том случае, если улитка уже начала превращаться из самца в самку, гонофион останавливает такой метаморфоз, способствует развитию мужских качеств.

У некоторых позвоночных животных, пол которых определяется генетически (при оплодотворении яйца), можно, оказывается, изменить пол инъекцией гормонов противоположного пола во время развития зародыша. Неоднократно удавалось это проделать, вводя женские гормоны развивающемуся в яйце цыпленку генетически мужского пола: выбравшись из скорлупы яйца, он вырастал курицей.

У некоторых грызунов под действием мужских гормонов зародыши женского пола превращаются в самцов.