ТЕГИ
Химическая продукция, химическое оружие и термиты
Термиты, использующие химическое оружие Термиты способны становиться воинами-смертниками …в строительных работах, как их молодые собратья.
Биолог из Пражского института органической химии и биохимии. Термиты отправляют на войну пенсионеров-смертников, начиненных химическими бомбами статья …Neocapritermes taracua и описала в Science международная группа энтомологов, возглавляемая доктором Яном Шоботником из Института органической химии и биохимии Академии наук Чехии.
Термиты защищаются от врагов с помощью взрывающихся химических камикадзе Исследователи из чешского Института органической химии и биохимии посвятили этим термитам статью в Science. Секретом химического оружия у них обладают не все особи, а лишь пожилые.Биологи обнаружили, что термиты из Французской Гвианы способны становиться воинами-смертниками: в схватке с неприятелем они применяют ядовитую жидкость, распыляющуюся в результате взрыва, говорится в статье, опубликованной в журнале Science.
Рюкзаки со взрывчаткой растут на теле южноамериканских рабочих термитов вида Neocapritermes taracua в течение всей жизни. Они представляют собой особые резервуары, наполненные голубоватым кристаллическим веществом, которое является продуктом секреции гланд в брюшной полости насекомых. Чем старше особь, тем больше и токсичнее запас яда, и тем менее острые и крепкие у них резцы. Впрочем, что по-настоящему состариться рабочим термитам так и не удается, так как они завершают жизнь на поле боя. Старые индивиды не так эффективны в строительных работах, как их молодые собратья, — рассказал журналу Nature главный автор статьи Роберт Ханус, биолог из Пражского института органической химии и биохимии. Но стоит насекомым столкнуться с опасностью, и в ход идет их ядовитое оружие. С его помощью они способны послужить своей колонии, — отметил ученый. — Для меня это представляется совершенно логичным, поскольку теория предсказывает, что общественные насекомые в первой половине жизни должны выполнять трудоемкие, но безопасные задачи, а во второй — рискованные, вроде защиты своих собратьев.
Насекомые-самоубийцы Самопожертвование является типичным поведением для рабочих особей общественных насекомых, будь то муравьи или пчелы. Рабочие термиты стерильны и лишены гена воспроизводства, что позволяет им развить альтруизм, служащий на благо колонии в целом, а не отдельного насекомого. Некоторые виды термитов обстреливают врага своими экскрементами. У других, отмечают ученые, появилась способность к так называемой автотизе — оборонительному разрыву собственных тканей: стенка брюшка в определенном месте стала тонкой, прорывающейся при сжатии мышц, что опять же позволяет атаковать врага экскрементами. Однако у других видов гонка вооружений вышла на принципиально иной уровень.
Рабочие N. taracua в специальных емкостях носят медесодержащие кристаллы — первый компонент яда. Эти резервуары находятся рядом со слюнными железами. Когда термита начинает кусать враг, мешки прорываются, и эти кристаллы смешиваются с секретом слюнных желез, образуя голубой токсин. Его цвет как раз и объясняется высоким содержанием меди. Такова двухкомпонентная бытовая химия, которая определяет исключительную токсичность этого вида. Пенсионеры-смертники с голубыми бомбами-кристаллами – так выглядит механизм защиты, практикуемый южноамериканскими термитами, открытый энтомологами. Защищать отечество – дело благородное, но рискованное: кто-то из коллектива должен отдать жизнь в борьбе с врагом, а кто-то – получить за счет героев репродуктивное преимущество и передать потомству свои гены. Таков природный механизм, гарантирующий выживание популяции и в подробностях воспетый в многочисленных эпосах – от гомеровской Илиады до Слова о полку Игореве. Набор защитных механизмов, практикуемых социальными животными, весьма разнообразен. Блоха юрского периода Родословная блохи удревнена на целых 100 млн лет: гигантские блохи юрского периода не умели прыгать, зато могли прокусить мощным пилой-хоботком шкуру динозавра, докладывают китайские и американские палеонтологи…. Люди, получившие видовое преимущество над всеми позвоночными, предпочитают отправлять на войны здоровых молодых самцов.
Удружных крошечных термитов естественный отбор закрепил совершенно противоположную стратегию: жертвовать собой на поле брани они отправляют (в переносном, конечно, смысле) престарелых рабочих особей, от которых в сложном термитном хозяйстве все меньше и меньше толку. Практика сама по себе довольно поучительная, но не менее интересен способ, каким воюют с недругом списанные с хозяйства работяги: это начиненные биологическим токсином ходячие бомбы, готовые разорваться, если конфликт с соперником из конкурирующего термитника заходит слишком далеко. Именно такой способ самопожертвования обнаружила у термитов Neocapritermes taracua и описала в Science международная группа энтомологов, возглавляемая доктором Яном Шоботником из Института органической химии и биохимии Академии наук Чехии. Электронная микрография боевого кристалла термита (выделен голубым цветом). Neocapritermes taracua – тропические термиты, устраивающие свои колонии в старых отмирающих деревьях, древесиной которых они питаются. Изучая морфологию этих насекомых, энтомологи обнаружили у части рабочих термитов продолговатые голубые отметины на спине, в районе грудино-брюшной перемычки. Если во время драки с вражеским термитом перевес сил оказывается на стороне противника, такой термит взрывается, выделяя каплю голубой токсичной жидкости, которая за несколько секунд становится клейкой и тускнеет. При более детальном рассмотрении голубые точки оказались кристаллоподобным веществом, заключенным в специальные мешочки, образованные выростами заднегрудья или метаторакса – заднего членика груди насекомых. За наполнение мешочков отвечает пара желез, расположенных под слоем эпидермиса в районе передней части каждого мешка. Помимо этого аппарат секреции у этих термитов включает в себе слюнные железы, вырабатывающие гранулированный секрет, также складируемый под клеточной стенкой эпидермиса. Как выяснилось, он тоже играет важную роль в проведении химической атаки термитом-смертником. Дальнейшее изучение колонии показало, что аппарат по производству голубого токсина развивается не у всех рабочих термитов, а преимущественно у престарелых, чьи мандибулы (верхние челюсти ротового аппарата членистоногих), с помощью которых термиты добывают еду и строят гнезда, уже отработали свое, то есть стерлись. Более того, термиты-пенсионеры, начиненные голубыми бомбами, вели себя более агрессивно в схватках с соперниками – термитами Labiotermes labralis, а прижатые к стенке оппонентами, быстрее всех взрывались. При этом их голубая жидкость более эффективно распугивала врагов, чем секрет, выделяемый более молодыми соплеменниками.
При пересадке голубых кристаллов другим особям токсичность секрета более молодых термитов возрастала, однако все равно оставалась ниже, чем у старых. Оказалось, что роль химического усилителя играет тот самый дополнительный слюнной секрет, вступающий в реакцию с голубыми кристаллами, когда термит взрывается. С помощью масс-спектрометра энтомологи расшифровали химическую формулу голубых кристаллов. Пчелы выбирают конкуренцию Оказавшийся в опасности рой пчел принимает жизненно важное решение на основе конкуренции внутренних сигналов, установили энтомологи. А процедура принятия решения сходна с той, по которой функционируют… Токсином, повергающим врагов, оказался белок, структурно сходный с гемоцианином – медьсодержащим протеином и функциональным аналогом гемоглобина. Именно медь, входящая в состав молекулы этого белка, и отвечает за голубой цвет боевых кристаллов. Энтомологи, открывшие голубых термитов-смертников, подчеркивают необычность их оборонительного механизма, включающего, во-первых, ранее неизвестный у других термитов аппарат экзокринных желез, вырабатывающий медьсодержащий протеин, который, что тоже необычно, складируется в форме кристаллов в спинных контейнерах. Во-вторых, предполагающего необычный способ обороны – суицид, во время которого происходит высвобождение дополнительного секрета, вступающего в химическую реакцию с голубыми кристаллами и увеличивающего их токсичность. Последнее закономерно: чересчур токсичное оружие представляло бы опасность для хозяина, поэтому безопасней собрать химическую бомбу в момент атаки. Южноамериканские термиты Neocapritermes taracua, обитающие в лесах Гвианы, защищают гнездо с помощью химического оружия, взрываясь и обливая врага токсином. Исследователи из чешского Института органической химии и биохимии посвятили этим термитам статью в Science. Секретом химического оружия у них обладают не все особи, а лишь пожилые рабочие. Пара желёз на брюшке насекомого вырабатывает особый секрет, который в течение всей жизни накапливается в специальной ёмкости.
С возрастом термиты-рабочие всё хуже выполняют свои обязанности по добыче пищи и укреплению гнезда, их мандибулы тупеют и вообще изнашиваются. Зато эти особи увеличиваются в размерах и приобретают особую ядовитость, которая со временем только крепнет. Когда на термита нападают, он лопается и обливает врага ядом. Вообще говоря, такое самоубийственное поведение среди настоящих социальных насекомых довольно распространено; кроме термитов, тут можно вспомнить, как вариант, пчёл. Рабочие особи у таких видов стерильны, заботиться о передаче собственных генов в следующее поколение им не нужно, поэтому они могут посвятить себя защите колонии, не особо думая о самосохранении.
Тактика с использованием химических камикадзе оказалась, по-видимому, эволюционно очень выгодной: она независимо возникла у нескольких видов термитов. Начиналось всё с того, что насекомые просто обстреливали врага своими экскрементами с весьма приличной точностью. Другие виды пошли дальше: у них стенка брюшка в определённом месте стала тонкой, и при сжатии мышц она прорывалась, окатывая врага всё теми же экскрементами. Следующим шагом был переход от простых экскрементов к специальным токсинам. Но N. taracua пошли ещё дальше: их химическое оружие получается из двух компонентов. В специальных мешках рабочие N. taracua накапливают голубые (из-за содержащейся меди) кристаллы, первый компонент яда. Эти резервуары находятся рядом со слюнными железами. Когда термита начинает кусать враг, ёмкости прорываются, и эти кристаллы смешиваются с секретом слюнных желёз, образуя ядовитую голубую жидкость.
