Обоняние. Увлекательное погружение в науку о запахах: читать книгу онлайн полностью и бесплатно

Запах мочевых меток со временем меняется, так как некоторые их компоненты более летучие, чем другие, и испаряются быстрее. Эти изменения сами по себе о многом говорят самке – ведь ей нужно знать, доступен ли интересующий ее самец и находится ли он поблизости. Однако это еще не все. Моча как таковая тоже важна для самки, потому что в ней содержатся определенные белки, причем в исключительно высокой концентрации. Эти основные мочевые белки подобны или идентичны тем, что находятся в носу и улавливают феромоны. Структуру и уникальные характеристики мочевых белков мы изучим немного позднее; сейчас достаточно будет отметить, что это сразу и переносчики феромонов, и сами феромоны. Вступая в контакт с вомероназальным органом, они могут ускорять половое созревание у молодых самочек.

В моче самку интересует как раз этот белок. Он нелетуч, а потому не может восприниматься носом, но о его присутствии сигнализирует летучий лиганд. Самка следует за запахом, убеждается, что он свежий, затем находит мочу и лижет ее, так что важные белки попадают через нёбо непосредственно в вомероназальный орган.

Летучие феромоны при этом производят свой собственный эффект. В моче самцов присутствует и еще один важный половой феромон – дегидро-экзо-бревикомин. Вместе с тиазолином он делает мочу самцов очень привлекательной для самок. Оба соединения регистрируются вомероназальным органом еще в очень низких концентрациях – несколько частиц на триллио, – причем очень специфичным образом. Вы, возможно, помните, что дегидро-экзо-бревикомин отличается от феромона жука-лубоеда одной-единственной двойной связью (глава 5, рис. 16).

Наблюдая автоматические – практически роботные – реакции насекомых на феромоны, нетрудно прийти к ложному заключению, что эти молекулы способны работать эдакими тумблерами, включающими и выключающими насекомых и управляющими ими, словно игрушечными самолетиками с пультом и батарейками. Но даже у насекомых это не так: подчас одно и то же химическое вещество вызывает у них совершенно нетипичную реакцию в зависимости от других сенсорных стимулов, физиологического статуса и состояния окружающей среды. У млекопитающих все еще сложнее. Влечение к противоположному полу – не результат действия одного простого химиката (или даже смеси химикатов), и далеко не все особи противоположного пола воспринимаются как одинаково привлекательные.

Свиной феромон андростенон, наверное, самый известный половой аттрактант млекопитающих. Мы уже неоднократно о нем говорили, причем в разных контекстах. Это соединение, чей сильный запах люди считают до крайности мерзким (по крайней мере, та половина народонаселения, которая способна его учуять), для самки кабана является мощным афродизиаком; он делает ее более расслабленной и падкой на ухаживания самцов. Это вещество продают бутылками в сельскохозяйственных магазинах: с его помощью фермеры определяют самое подходящее время для искусственного осеменения свиней.

Феромональный эффект этой молекулы элементарно демонстрируется на свиньях, а вот на другие виды животных она производит довольно неоднозначное действие – этим открытием мы обязаны Джону Макглоуну, профессору Техасского технологического университета. Чтобы остановить свою разбрехавшуюся собаку, он как-то брызнул ей на нос андростеноном из емкости, с которой работал в лаборатории. Пес мгновенно успокоился, и теперь продукт широко применяется ветеринарами и владельцами животных для этой вторичной цели. Андростенон получается из гормона дигидротестостерона, который служит визитной карточкой для самцов многих видов, а потому может производить похожее или иное неожиданное действие на самых разных животных.

Мускусная крыса и мускусный олень (кабарга) обладают особыми железами, которые производят приятно пахнущий секрет, действующий на других представителей этих видов как половой феромон. Эти химикаты, которые мы уже встречали в главе третьей (рис. 10), состоят из необычно большого кольца в 15–16 атомов углерода. Они называются циклопентадеканон и мускон соответственно. Хотя способ производства и некоторые наблюдения за животными подтверждают гипотезу, что это действительно половые феромоны, подробных бихевиоральных исследований до сих пор никто не проводил. Для человека этот запах тоже привлекателен. Парфюмерная индустрия немедленно взялась за него, как только смогла сделать это технически. Ученые потратили много лет активной работы на попытки синтеза всевозможных химических соединений, обладающих сходными ольфакторными характеристиками. Дополнительной интриги этим ароматам придавала основанная на чистой фантазии идея, что, раз это афродизиак для крысы и оленя, то же самое вещество может волшебным образом наделять любовными чарами и людей.

У слонов есть два половых феромона, и об обоих уже шла речь в главе пятой (рис. 16). Фронталин – молекула достаточно сложной архитектуры; ее выделяют височные железы самцов во время муста (гона) – физиологического состояния, связанного с размножением. Второй феромон устроен гораздо проще – это линейный эфир, додеценил ацетат; он появляется в моче самок во время эструса (течки). Как ни странно, оба вещества встречаются в качестве феромонов и у насекомых. Додеценил ацетат, как вы, наверное, помните, работает одним из компонентов полового феромона у многих видов мотыльков, а фронталин – у лубоеда соснового южного (Dendroctonus frontalis), одного из главных вредителей лесопосадок в Соединенных Штатах Америки.

Фронталин – асимметричная молекула, синтезируемая в двух зеркальных формах и в разной пропорции, в зависимости от возраста слона и стадии муста. Настраивая пропорцию энантиомеров, животное четко формулирует свои химические сообщения и адаптирует их смысл к разным ситуациям. Похожие вещи происходят с тиазолином у мышей (это, как вы помните, тоже асимметричная молекула) и с феромонами некоторых насекомых. Создается впечатление, что уровень спецификации и точности настройки, доступный с асимметричными молекулами, в целом характерен именно для феромональной коммуникации. Обычное обоняние, в свою очередь, не отличает энантиомерические молекулы одну от другой.

Не сексом единым

Как и у насекомых, химический язык используется у млекопитающих для передачи самой разной информации. Да, в основном в межполовом общении, но также и для маркировки территории, демонстрации агрессии, заботы матери о потомстве и т. д.

В борьбе за выживание и с теми испытаниями, которые в изобилии поставляет окружающая среда, самые сильные и жизнеспособные особи получают сексуальные преимущества и таким образом предотвращают распространение слабых и ущербных генов. Именно поэтому самцы большинства видов млекопитающих так отчаянно сражаются за самок, которым в дальнейшем доверят свой генетический банк. В сезон размножения мужчины яростно конкурируют за женщин: побеждает всегда сильнейший. Однако война – это не всегда драка. В куда менее насильственных битвах оружием служит запах, но отбор сильнейших особей от этого не менее суров.

Джейн Херст и Роберт Бейнон из Ливерпульского университета (Великобритания) много лет изучают поведение и способы химической коммуникации у мышей. Такие состязания они называют ароматическими войнами [3]. Птицы рекламируют свое присутствие и физическое превосходство с помощью песен; мыши достигают того же эффекта посредством запахов, оставляя повсюду пахучие автографы в виде небольших образцов мочи. О том, как неодолимо эти метки влекут самок и насколько сложными и информативными могут быть сообщения, мы уже говорили.

Однако эти подписи адресованы не только дамам, но и другим кавалерам и в этом последнем случае звучат довольно агрессивно. Теперь феромоны играют роль пограничных маркеров. Самцы мыши часто оставляют мочевые метки по всей локации, объявляя ее своей частной территорией. Чужаков, особенно если они ниже рангом (его всегда видно по ольфакторной подписи), безжалостно изгоняют. Если чужак пытается метить территорию другого самца, хозяин является и быстро перебивает его метки своими, оставляя еще больше сигналов поблизости от вражеских. Суть состязания такова: победит та мышь, которая метит обильнее, чаще и более сильным запахом. С этой точки зрения Херст и Бейнон посчитали мечение не столько территориальным поведением, сколько способом продемонстрировать личную силу и превосходство, вдобавок еще и играющим роль рекламы для самок. Это примерно как купить огромную новую машину и гордо разъезжать в ней по округе – не потому, что тебе нужно больше личного пространства, а чтобы произвести впечатление на потенциальных партнеров. Точно так же представители человеческого вида нередко носятся на большой скорости и без нужды обгоняют другие машины – не потому, что у них срочное дело, а исключительно ради демонстрации собственной крутизны.

В плане химической коммуникации интереснее всего то, как много данных на самом деле содержат мочевые метки: не только вид и пол, но также и социальный ранг, возраст, состояние здоровья и семейную историю. Свежесть метки тоже играет огромную роль – это важный фактор в ароматических войнах, так как превосходство одной мыши над другой как раз и читается по тому, как умело и эффективно она перебивает чужие метки.

Вся эта информация зашифрована в нескольких летучих соединениях и белках. Среди первых – два изомера фарнезена, которые не работают половыми феромонами, тиазолин и бревикомин. Они встречаются в моче далеко не всех самцов и позволяют сделать вывод о социальном ранге своего автора. Одни только белки похожи на целый пакет документов о носителе, а мышиная моча чрезвычайно богата белками. Более подробно мы рассмотрим эти интересные компоненты в главе восьмой – уже после белков в целом и их роли в химической коммуникации, – но уж очень интересен вопрос о мочевых белках как индивидуальных «удостоверениях личности» у мышей. Как уже было сказано, некоторые белки, и в особенности мочевые, не просто переносят феромоны, но и сами ими являются. Эти же белки способствуют сложности мочевых меток, причем двояко. Как молекулы, связывающие лиганды, они увеличивают стойкость летучих компонентов, которые без них исчезали бы за считаные секунды. Как физиологически активные молекулы они стимулируют вомероназальную систему и обеспечивают точную и подробную информацию об особи, которой принадлежат.

Все это подтверждается поведением мышей – и когда самку привлекает самец, и когда самца тревожит вторжение на его территорию другого самца. В обоих случаях летучие молекулы подают сигнал, ведущий мышь к мочевой метке. Там она внимательно изучает послание на нюх и на вкус, поглощая и волатильные, и неволатильные компоненты, – белки попадают в вомероназальный орган и анализируются в нем.

Мыши, наверное, самый хорошо изученный в этом смысле вид: их поведение и анатомия прошли детальные научные исследования. Весьма вероятно, что и у других млекопитающих химическая коммуникация работает примерно теми же путями, задействуя сразу и летучие молекулы, и связывающие их белки.

В последнее время наука много занимается так называемыми успокаивающими феромонами. Это специальные химические метки, маркирующие безопасные места и ситуации; млекопитающие оставляют их не только для других представителей своего вида, но и для самих себя. Такие феромоны снимают стресс, даруют животному расслабление и уверенность в себе – по крайней мере, насколько мы вообще можем судить об их чувствах и эмоциях.

Если у вас есть домашний питомец, вы наверняка уже знаете, как он демонстрирует стресс, оказавшись, например, в новом помещении. Кошки, которые вообще больше привязываются к дому, чем к человеку, при переезде в новое жилище становятся тревожными и напряженными. Возможно, вы замечали, что в таких ситуациях они часто принимаются тереться о мебель и углы щеками и подбородком. Точно так же они поступают с новыми людьми. Поверьте, это не знак приязни и поцеловать вас они не пытаются. В нижней части морды у кошек (и не только у них) есть железы, выделяющие феромоны – этими веществами они метят новые предметы.

Те владельцы, которым небезразлично психологическое состояние зверей, иногда просто покупают в зоомагазине специальные спреи с успокаивающими феромонами, которые вроде как должны имитировать состав этого чудодейственного секрета. Судя по обратной связи и весьма немногочисленным научным статьям на эту тему, препараты действительно работают, хотя химическая природа таких феромонов до сих пор во многом остается для нас тайной.

Успокаивающие феромоны свиней тоже давно интересовали исследователей, хотя и совсем по другой причине. Бывает, что и свиней держат в доме – не вижу никаких причин, почему эти умнейшие животные не заслуживают столь же нежного отношения, как собаки и кошки, – но в основном необходимость снимать свиньям стресс имеет под собой экономические причины. Всякий, кто бывал на бойне и видел длинную очередь свиней, медленно движущихся к месту гибели, без труда представит себе, в каком стрессе они оказываются, когда впереди стоящие начинают визжать и пытаются спастись, а потом падают замертво. Дело не в том, что мясники и фермеры хотят обеспечить своим животным более мирную кончину: на самом деле стресс очень плохо отражается на качестве мяса. Специально для этой цели есть коммерческие продукты, успокаивающие животных, но подробная химическая информация по ним остается закрытой.

Успокаивающие феромоны у млекопитающих очень интересны и не имеют аналогов у насекомых. Они действуют по-другому, нежели феромоны секса и опасности, – то есть не как точные целевые команды. Эти химические вещества влияют непосредственно на настроение и эмоциональное состояние животных. По идее, их легко можно спутать с запахами еды или окружающей среды, которые тоже оказывают сходное воздействие. Но, напомню, мы с вами имеем право говорить о феромонах, только когда их производит особь данного вида, и воздействуют они тоже на особей данного вида. Это определение очень важно при обсуждении, скажем, гипотетической феромональной природы запахов, меняющих настроение и эмоциональное состояние людей.

Связь матери и потомства – одна из сильнейших в природе; в их отношениях обоняние тоже играет весьма значительную роль. Новорожденные детеныши млекопитающих еще практически не видят и не слышат, а потому нуждаются в других способах установить с матерью и ее молоком надежную связь – ведь от нее зависит их жизнь. Как вы уже, наверное, догадались, младенцев ведут к материнским соскам ольфакторные сигналы, и этот инстинкт непременно нужно удовлетворить как можно скорее после рождения. Такое поведение мы считаем само собой разумеющимся. Но какой именно аттрактант так властно и прицельно ведет малыша в нужную сторону? Разумеется, это химическое вещество, но о природе таких феромонов мы до сих пор знаем очень мало – хотя и с уверенностью называем их именно феромонами.

Бенуа Шааль из Европейского центра исследования вкуса (Дижон, Франция) работал с кроликами и сделал одно интересное открытие [4]. Обратив внимание, что молоко является для новорожденных детенышей могучим аттрактантом, что приводит к быстрому формированию поведенческого паттерна сосания, он сумел изолировать среди присутствующих в нем летучих соединений совсем небольшую молекулу в пять атомов углерода – альдегид 2-метил-2-бутенал. Именно она вызывала у малышей сильный целенаправленный импульс. Это вещество звало к себе крольчат, даже когда его наносили на кончик пустого стеклянного стержня, и заставляло отчаянно и бесплодно его сосать. Иными словами, эта молекула действует так же просто и прямо, как бомбикол – на самцов непарного шелкопряда, и действие это распространяется на всех крольчат без исключения. Более того, реакция эта, кажется, вполне инстинктивна и не нуждается ни в каком предварительном обучении. Стало быть, запах вполне можно считать кроличьим феромоном лактации.

Возможно, дело здесь еще и в простоте стимула – это одно-единственное вещество (исключительный случай даже среди феромонов насекомых) и очень прямая реакция, на которую никак не влияют ни индивидуальные, ни внешние факторы. У мышей тоже встречается подобное поведение, но химическое послание в их случае гораздо сложнее и включает элементы, которые детеныши выучивают; оно позволяет новорожденным не только находить сосок, но и узнавать запах матери. Встречается оно и у других видов млекопитающих, но нам до сих пор неизвестно, из чего состоит химический букет, помогающий молодняку сделать первые шаги на долгом и полном борьбы жизненном пути.

Феромоны у приматов

Влечение к соску так сильно и прямолинейно, а еще так важно для выживания, что невольно задаешься вопросом: не могла ли феромональная коммуникация такого рода сохраниться и у людей? Именно на него первым делом попытались ответить Бенуа Шааль и его команда. Работа с людьми, и в особенности с новорожденными детьми, не так проста, как с мышами или кроликами, – по вполне понятным этическим причинам, – и результатов в ней приходится ждать гораздо дольше. Но даже в таких условиях ученым удалось выявить химические вещества, вырабатываемые матерью и вызывающие отчетливое поведение влечения у ребенка [5]. Прежде чем делать какие-то определенные выводы, нужно еще прояснить массу сложных моментов. Авторы до сих пор подходят к описанию бихевиорального эффекта таких химических сообщений с большой осторожностью, тем более что структура этих молекул пока не вполне ясна. Но, если феромональная коммуникация у нашего вида вообще существует, можно считать, что они максимально близки к открытию.

Вопрос о человеческих феромонах вообще невероятно сложен и противоречив, и подходить к нему нужно с нескольких разных сторон сразу, поэтому глава десятая целиком посвящена ему. А пока давайте перекинем мостик от кролика к человеку и посмотрим, как обстоит дело у приматов, от лемуров до человекообразных обезьян.

Лемуры – наши самые дальние родственники среди приматов. Вместе с лори, галаго и долгопятами они относятся к полуобезьянам, и их нужно отличать от обезьян, которые, в свою очередь, делятся на новосветских (широконосых, platyrrhines) и старосветских (узконосых, catarrhynes); среди этих последних особняком стоят человекообразные – такие как гориллы и шимпанзе. Другая классификация оперирует менее знакомыми терминами strepsirrhines (что означает просто «мокроносые») и haplorhines («сухоносые»), проводя различие между лемурами и другими полуобезьянами с одной стороны и всеми остальными приматами, включая и долгопятов, – с другой.