Химический язык насекомых - Балаян Валерий Михайлович (книги онлайн полностью бесплатно .txt) 📗
Феромон тутового шелкопряда, 12 мг которого ученому удалось получить из тысячи насекомых, был назван бомбиколом. Вещество это представляет собой непредельный спирт, формула которого C16H32O2.
По мнению популярного героя рассказов Конан Дойла, хороший детектив должен распознавать не менее 75 различных запахов. Очень часто приходилось знаменитому Шерлоку Холмсу прибегать к помощи химии. Не одно запутанное преступление раскрыл он, используя не только силу своего аналитического ума, но и знание некоторых методов химического анализа. Химики-аналитики при расшифровке тайн молекул очень часто напоминают детективов с той лишь разницей, что место действия всегда одно — лаборатория. Какими же методами пользуются ученые, проникая в секреты языка шестиногих?
Для ответа на призыв самки и преодоления огромных расстояний самцу насекомых часто достаточно всего одной «молекулы любви». Для химических исследований такого микроскопического количества недостаточно, поэтому возникает вопрос: как накопить исследуемое вещество?
Хорошо известно, что химические соединения легко сорбируются (от латинского sorbeo — поглощаю, втягиваю) пористыми материалами. Это явление можно часто наблюдать в быту. Вспомните, как после долгого хранения зимние вещи пахнут нафталином, а посидев у костра, люди долго ощущают запах дыма, которым пропиталась одежда.
Забавная история произошла однажды с научным сотрудником лаборатории, в которой проводили исследования феромонов. В один из жарких летних дней он, житель южного города, решил отправиться на побережье. Предвкушая все соблазны солнца и моря, исследователь быстро собрал курортный багаж и влился в ряды «паломников». Изрядно намучившийся и разомлевший наш знакомый наконец добрался до конечной цели своего путешествия и, не долго думая, бросился в объятия ласкового моря. Вдоволь насладившись морской прохладой и отвоевав себе участок суши, он скромно устроился на пятачке под солнцем. Зажмурив глаза и предоставив свое тело «жесткому ультрафиолету», ученый попытался забыть все свои проблемы, погружаясь в сладкую дремоту. Но вскоре странные события нарушили его сон. Сначала до сознания исследователя стали долетать неясные возгласы людей, затем голоса стали громче, и наш герой попытался приоткрыть глаза. То, что он увидел, настолько удивило и смутило его, что в первый момент он принял все это за сон. На фоне голубого неба над ним порхало огромное количество бабочек непарного шелкопряда, а вокруг, привлеченные таким «цирковым номером», столпились ошеломленные отдыхающие. Как потом выяснилось, виновником конфуза был портфель, в котором химик часто перевозил различные химические соединения. Перед отпуском хозяин портфеля как раз и занимался изучением феромонов непарного шелкопряда. Таким образом, привлекающие молекулы сначала адсорбировались на стенках портфеля, а затем вызвали появление бабочек.
Для того чтобы поймать молекулы-невидимки, химики применяют различные ловушки — от обыкновенной фильтровальной бумаги до синтетической смолы «паропак». Можно поместить насекомых непосредственно на поглощающую поверхность или продувать током воздуха сосуд с шестиногими пленниками, собирая ловушкой-поглотителем находящиеся в воздушной смеси молекулы-мишени. Такими способами были выделены привлекающие вещества американского таракана, златогузки, мучного хруща и хлопкового долгоносика.
Другой распространенный метод охоты за летучими молекулами — экстракция различными растворителями. В быту мы постоянно имеем дело с экстрактами. Большинство настоев, применяемых в медицине, овощные супы и фруктовые компоты — не что иное, как продукты экстракции биологически активных веществ, используемые для лечения или питания человека. Люди пользуются экстракцией, приготавливая ароматный чай или кофе, удаляя жирное пятно с одежды. Помогает им целый набор химических веществ. Для извлечения пахучих молекул из разных органов и тканей насекомых чаще всего применяют хлористый метилен, гексан или этиловый эфир. Эти растворители довольно летучи и после выполнения своей роли легко удаляются при нагревании. Таким способом ловят «молекулы любви» у большинства изученных представителей мира насекомых. Скорость расшифровки неизвестного вещества во многом зависит от искусства и опыта химика-аналитика, выбора им растворителя и условий экстракции.
Теперь рассмотрим следующий важный момент поиска таинственных молекул. На лабораторном столе «охотника за молекулами» появилась стеклянная колбочка с экстрактом, в котором, по предположению исследователя, содержится искомое вещество. Как же отыскать в этом «химическом коктейле» нужное соединение, спрятавшееся там, как невидимка в толпе?
Ведь, например, в состав пахучего секрета бабочки репейницы входит большое количество метиловых эфиров алифатических кислот, а также некоторые другие соединения.
Хотя герой фантастического романа Герберта Уэллса человек-невидимка и был уверен в своей неуязвимости, ему все-таки пришлось спасаться от внезапно появившегося врага. Неожиданно из конторы фармацевтического общества выбежала маленькая собачонка, которая, принюхиваясь к земле, начала лаять и преследовать невидимку. Все предвидел герой Уэллса, но того, что нос собаки сможет обнаружить его присутствие, не ожидал. Человек-невидимка очень расстроился: «друг человека» выдавал его с «головы до пят».
Да, не повезло главному герою романа в его злоключениях. Маленькая собачонка смогла учуять невидимого беглеца и стала его главным врагом. А чьим бы «носом» воспользоваться ученым, чтобы обнаружить молекулы феромона в экстракте? К сожалению, орган обоняния человека или собаки здесь не поможет. Но совсем не потому, что насекомые более чувствительны к запаховым молекулам. Просто у каждого живого организма своя индивидуальная способность распознавать разнообразнейшие запахи. Люди, не ощущают многих существующих в окружающем мире летучих веществ. Так природа оберегает органы обоняния человека от излишнего воздействия внешней среды.
В настоящее время для поиска феромонов пользуются двумя основными приемами. Один из них был предложен немецким ученым Д. Шнейдером, который исследовал привлекающие молекулы многих насекомых, в том числе и тутового шелкопряда.
Изучая механизм восприятия различных запахов насекомыми, этот ученый пришел к выводу, что «датчик» присутствия молекул-невидимок — антенна насекомых. Используя этот «нос» в качестве локатора, шестиногие ориентируются в мире «химических слов». Исследователь обнаружил, что при попадании пахучих молекул на «антенну» возникает электрический биопотенциал, который можно наблюдать по отклонению луча на экране осциллографа или записать на бумаге самописцем. Этот интересный и очень необходимый химикам метод назван электроантеннограммой.
Второй метод — изучение поведения насекомых при «дегустировании» различных химических веществ. Впервые его применил известный французский энтомолог Жан-Анри Фабр. Великий натуралист наблюдал за «ночными визитерами» — самцами сатурнии, прилетавшими к самке, находящейся в его кабинете. Вот как описывал Ж. А. Фабр свои впечатления после домашних опытов над одной из красивейших ночных бабочек — павлиньим глазом: «...Нельзя забыть то, что мы увидели. Вокруг колпака с самкой, мягко хлопая крыльями, летают огромные бабочки. Они подлетают и улетают, поднимаются к потолку, опускаются вниз. Кинувшись на свет, они гасят свечу, садятся на наши плечи, цепляются за нашу одежду. Пещера колдуна, в которой вихрем носятся нетопыри. И это — мой кабинет».
Энтомолог отметил, что самцов привлекает тончайший аромат, недоступный нашему обонянию. Запах этот пропитывает всякий предмет, к которому прикасалась самка. Ученый обратил внимание на явление поглощения привлекающего вещества пористыми материалами, например картоном или порошком глины.
В одном из опытов Фабр вокруг садка с самочкой расставил блюдечки с различными пахучими веществами, которые были у него под рукой: керосином, нафталином, лавандой и пахнущим тухлыми яйцами сероуглеродом. В этом наборе были представлены «ароматы» на любой вкус. Но, несмотря на присутствие таких разных неприятных запахов, самцы сатурнии нашли дорогу к самочке. Исследователь был поражен особой чувствительностью обонятельных органов насекомых к молекулам, «ответственным» за встречу особей противоположного пола в мире шестиногих.
