Биотехнология - Ю.О. Сазыкин 2006

Общая биотехнология
Экологические аспекты биотехнологии
Эколого-биохимические взаимодействия в организменных сообществах

Известно, что специализированные железы растений и животных вырабатывают биологически активные молекулы с сигнально-коммуникативными функциями, которые выделяются в окружающую среду и вызывают специфическую ответную реакцию у воспринимающих их особей того же вида. Ответной реакцией у воспринимающей особи может быть изменение либо поведения, либо процесса развития.

Таким образом, химической коммуникацией осуществляется передача информации. Вещества, обусловливающие подобного рода явления, получили название феромонов (от греч. phepo — управлять, приносить и т.п.).

Выделяют феромоны-релизеры и феромоны-праймеры.

Феромоны-релизеры вызывают немедленные поведенческие эффекты. К ним относятся половые феромоны, феромоны тревоги, следа, «мечения» территории и др. Отметим их исключительно высокую биологическую активность. Например, нескольких молекул этого феромона в 1 м3 воздуха достаточно, чтобы воспринимающая его особь животного изменила направление своего движения. Так, немногочисленная популяция белых медведей, рассеянных на огромных территориях Арктики в виде отдельных кочующих особей, получает возможность встречи для дальнейшего спаривания благодаря своему видоспецифическому половому феромону. То же происходит и в немногочисленной популяции уссурийских тигров, причем необходимо отметить чрезвычайно высокую специфичность биологической активности соответствующего феромона, так как воздух уссурийской «субтропической тайги» содержит многочисленные летучие органические соединения растительного и животного происхождения.

Феромоны-праймеры вызывают длительные физиологические эффекты в воспринимающем организме. К ним относятся вещества, которые фиксируют срок наступления половой зрелости животного (здесь прослеживается связь с простагландинами). Еще одним эффектом некоторых феромонов-праймеров является возможность сигнализации к соблюдению моногамии и отсутствию инцеста у определенных видов млекопитающих, например, у некоторых видов грызунов. В данном случае прослеживается приближение к закономерностям нейроэндокринного характера. К феромонам-праймерам относятся также вещества, регулирующие принадлежность к определенной касте особей «общественных» насекомых.

К феромонам относятся также алломоны и кайромоны, С их участием осуществляется «общение» в надорганизменных межвидовых сообществах. Алломоны приносят пользу тому, кто их вырабатывает, кайромоны — реципиентам.

Общебиологическое значение феромонов несомненно, хотя во многом еще не раскрыто. Как химические соединения феромоны исключительно разнообразны по структуре.

Исследования в области феромонов ведутся как с позвоночными, так и с беспозвоночными. Из позвоночных, преимущественно млекопитающих, выделено несколько сотен химических структур с сигнально-коммуникативной активностью. Из беспозвоночных — около двух тысяч. И первые, и особенно вторые с их огромным количеством видов в качестве источника феромонов изучены еще очень мало.

Перспективы применения феромонов в сельском хозяйстве — от животноводства до борьбы с сельскохозяйственными вредителями (замена инсектицидов) не вызывают сомнений и частично уже реализуются.

Представляет интерес разнообразная активность феромонов для использования в области фармации, однако решение этого вопроса зависит от раскрытия механизма действия феромонов на молекулярном уровне.