Ароматные обманщики: какие запахи используют как средство манипуляции

У системы, которая гарантирует, что правильное поведение возникает рефлекторно в определенной критической ситуации, большие преимущества. Но есть и обратная сторона. Предсказуемые реакции дают возможность другим живым существам использовать их. Испуская очень специфический запах, они могут побудить жертву сделать именно то, что им хочется. Живые существа могут изменять этот запах в соответствии со своими целями. Так они применяют специфический запах как средство манипуляции.

Без вознаграждения

Цветы — самые изощренные ароматные обманщики. С помощью своей хитроумной системы опыления они используют насекомых исключительно для собственной выгоды. Еще в конце XVIII века немецкий естествоиспытатель Христиан Конрад Шпренгель обнаружил, что орхидеи обманывают насекомых, привлекая их для опыления и не давая им ничего взамен. В середине XIX века Чарльз Дарвин продолжал исследования опыления без вознаграждения.

Меня тоже заинтересовали такие системы, и я, как Шпренгель и Дарвин, был поражен коварной природой этого мошенничества. В конечном итоге все сводится к тому, что в мозге насекомого используются три нервных пути, воспринимающих запахи.

Эти пути запускают чувство влечения, исходящего от запаха пищи, запаха мест откладывания яиц или, что наиболее заманчиво, полового партнера. Если мы вернемся к определению семиохимических веществ, то такие запахи — яркий пример алломонов: они приносят пользу только отправителю.

Умный обман

Некоторые орхидеи эволюционировали, чтобы пахнуть (и выглядеть) как идеальный партнер. Когда мы исследовали такие цветы, то обнаружили, что их запах очень похож на половой феромон пчел Andrena. Феромон, производимый пчелами, состоит из нескольких компонентов. Цветок копирует те же соединения в нужных пропорциях. Но этим цветок-обманщик не ограничивается.

Внешне цветок напоминает пчелу-самку, это усиливает общее сходство. Оно настолько убедительно, что пчела-самец пытается спариться с цветком. Пока пчела ищет для этого место, пыльца прилипает к ее телу и, когда самец наконец понимает, что его обманули, переносится на следующий цветок.

Известно, что пчелы — очень умные насекомые. Значит, орхидеи должны быть еще умнее, тем более что самка у вида пчел, опыляющих орхидеи, спаривается только один раз. Поэтому самец полон решимости не тратить время на ухаживания за не готовыми к спариванию самками.

Как же он определяет неподходящих самок? Для этого в процессе эволюции развилась способность распознавать крошечные различия между запахом отдельных самок. Благодаря этой способности он никогда не пытается дважды спариться с одной и той же самкой.

Если бы все цветы орхидеи пахли одинаково, то подмена точно не сработала бы дважды. Самец пчелы не стал бы пытаться совокупиться с цветком-обманщиком во второй раз и не перенес бы пыльцу с одного цветка на другой. И все же он это делает. Но почему?

Когда мы проанализировали запахи более внимательно, то обнаружили точно такую же разницу между цветами, как и между самками пчел. Самец пчелы ошибочно принимает каждый цветок за новую не спаривавшуюся самку. Он снова и снова позволяет себя обманывать и каждый раз покорно доставляет пыльцу орхидеи, не получая за это ни малейшего вознаграждения и тратя драгоценное время и энергию.

Запах смерти

Орхидеи не единственные мошенники в растительном мире. Другие формы обмана существуют у ароидных рода Arum. Наш набег на эту область исследований также показывает, как счастливые совпадения иногда помогают науке.

В 1989 году я помог организовать конференцию, посвященную обонянию и восприятию вкуса у насекомых. Эти конференции часто проводятся на острове Сардиния. С годами у нас сложилась своя традиция: плавать на лодке к каким-нибудь маленьким островам у побережья. По пути мы наслаждаемся разнообразными морепродуктами и винами, настраиваясь, чтобы преодолеть последние двести метров до берега.

Однажды, когда мы исследовали небольшой остров, мы обнаружили очень странные цветы — с удивительными внешним видом и запахом. Внешне они были похожи на гигантские каллы телесного цвета, но запах был настолько отталкивающим, что напоминал разлагающийся труп.

Будучи химиками-экологами и исследователями обоняния, мы, естественно, захотели выяснить причину необычного запаха цветов. Так начался исследовательский проект Totes-Pferd-Arum, названный по-немецки в честь английского названия растения DEAD HORSE^* ARUM.

Собрав запах этих цветов и здесь, на островах Сардинии, и в лаборатории, мы приступили к идентификации образующихся соединений. Когда подключили химические инструменты к усикам мух, которые, как мы наблюдали, жужжали вокруг цветов, то смогли определить, какие соединения мухи на самом деле воспринимали. Затем мы собрали и проанализировали запах гниющей свинины. Мы выяснили, что это абсолютно такие же пахучие вещества, как у DEAD HORSE ARUM. Цветок имитировал разлагающийся труп.

Какова же экологическая подоплека этой мимикрии и почему цветок так неприятно пахнет? Насекомые, вьющиеся вокруг больших цветов, были мясными мухами. Их самки полностью зависят от поиска разлагающейся плоти, так как в нее они откладывают яйца.

В результате у них развилась экологически маркированная сигнальная система, которая улавливает такие запахи и реагирует на них. Запах гниющего мяса чрезвычайно привлекателен для них. Далее мы проверили запахи в поле; это позволило нам доказать, что самок мух сильно привлекает вонючее вещество.

Пыльца этих цветов труднодоступна. Мухи должны попасть в ловушку, из которой торчит нечто вроде хвоста. Чтобы проверить, как ведет себя цветок, мы использовали тот факт, что он производит запах только в первый день, а во второй — уже нет. Поэтому мы нанесли на цветы во второй день запах разлагающегося трупа. Как и ожидалось, мухи прилетели и сели на поверхность цветка. Но они никак не попадались в ловушку. Чего-то не хватало. Значит, должен быть другой фактор, заставляющий муху проникнуть внутрь. И мы обнаружили нечто удивительное.

Вход в ловушку не только пах гниющим мясом, но и походил на него на ощупь. Торчащий хвост был теплым — 37 °C. Когда мы точно смоделировали эти условия в дополнение к зловонию, мухи стали регулярно пробираться внутрь. Цветок удерживал их там некоторое время, чтобы гарантированно покрыть их пыльцой, прежде чем они ускользнут. Теперь они могли перелететь к следующему цветку и непреднамеренно завершить опыление.

Очевидно, в ходе эволюции растений развились все мыслимые средства, чтобы усовершенствовать подражание разлагающемуся мясу. Цветок источает правильный запах, выглядит точно так же, как мясо, приятно теплое и на ощупь как мертвое животное, в котором в процессе разложения выделяется тепло. Он имитирует все важные стимулы, которые ищет самка мясной мухи, когда хочет отложить яйца, и поэтому цветок опыляют безвозмездно.

Больше всех проигрывает муха: как и в истории с пчелой и орхидеей, она впустую тратит драгоценное время и энергию, а иногда даже яйца. Если мясная муха не распознает обман, она отложит яйца в ловушку растения, и там ее потомство обязательно погибнет.

Логично предположить, что муха могла бы развиться в ходе эволюции таким образом, чтобы избежать этой эксплуатации. Почему у нее не вырабатывается более точное восприятие оригинала и подделки?

Способность растения обманывать насекомых в течение длительного периода эволюции, вероятно, связана с несколькими факторами. Первый уже упоминался: цветок имитирует настолько важный сигнал, что он не может остаться без внимания. Во-вторых, растение ежегодно цветет в течение ограниченного периода времени на нескольких небольших средиземноморских островах.

Поэтому цветок обманывает мух лишь в ограниченном пространственно-временном промежутке. В остальное время и в других регионах муха находит то, что и ожидала: мертвое животное. Поэтому давление на насекомое, необходимое растению для опыления, остается незначительным.

Пахнет аппетитно!

Еще один обман на основе пищевых продуктов совершают орхидеи рода Epipactis. Этот цветок специализируется на привлечении мух-журчалок. Их личинки поедают тлю на растениях. Для того чтобы самка журчалки могла найти крошечную тлю, она развила чувствительное восприятие запаха феромона жертвы. Там, где есть тли, чувствуется запах их полового аттрактанта.

Орхидея производит аромат, который очень похож на этот феромон. К тому же маленькие красные бугорки внутри цветка выглядят точь-в-точь как тля. Самку мухи привлекает неотразимый запах, характерный для чрезвычайно важного ресурса — пищи для потомства.

У всех этих примеров есть одна общая черта: они показывают активную эволюцию. Они подтверждают, что разные цветы развили способность использовать врожденное поведение насекомых, которое вызывается очень специфическими сенсорными стимулами, в частности запахом.

Эволюция может быть направлена на сексуальное поведение, поиск пищи или идеального места для откладывания яиц. Это всегда вопрос условий выживания и размножения, и поэтому насекомые не могут их игнорировать.

Опасные союзы

Болезненное влечение

Микроорганизмы и одноклеточные животные очень искусны в использовании хитрых стратегий, основанных на запахах. Помимо прочего они могут влиять на выработку пахучих веществ у своих хозяев и таким образом помогать организмам-хозяевам стать менее привлекательными друг для друга или для других видов. Исследуя обонятельную экологию насекомых, я всегда стараюсь думать как насекомое — ставлю себя на его место. Это лучший способ найти новые механизмы, основанные на запахах.

Однажды я подумал, что нужно держаться подальше от больных сородичей, если не хочешь заразиться от них. Если вы сидите в транспорте рядом с чихающим и кашляющим пассажиром, то можете передвинуться подальше, чтобы избежать вирусных частиц.

По нашей гипотезе, то же самое относится и к плодовым мушкам. Чтобы проверить ее, мы сначала заразили мух некоторыми неприятными патогенами, а затем наблюдали за тем, что происходило. Результат оказался прямо противоположным тому, что мы ожидали.

Здоровых мух очень привлекали их больные сородичи (и их экскременты). Им также очень нравилась пища, приправленная крошками экскрементов зараженных мух. Самки откладывали яйца в местах, где ранее были больные мухи. Такое поведение привело к заражению и гибели здоровых мух. То же самое было и с личинками, вылупившимися из яиц после того, как мать отложила их на место размножения больных мух. Это, конечно, стало большим сюрпризом. Почему кто-то добровольно идет на риск заражения смертельным патогеном?

Поскольку нас интересовало обоняние, мы, естественно, искали запахи здоровых и больных мух. Здоровые мухи выделяют небольшое количество очень привлекательного полового феромона. Когда мы проанализировали запах больных мух, то обнаружили, что они производят тот же феромон в концентрации в двадцать-тридцать раз выше, чем их здоровые собратья. Это делало их особенно привлекательными во всех отношениях.

Затем мы проверили, действительно ли при этом распространялись микроорганизмы. Ответ был утвердительный. Мухи, по-видимому, летели на запах инфицированных сородичей и заражались сами. То есть микроорганизм «захватил» систему производства феромонов мух, усилил производство и таким образом обеспечил собственное воспроизводство в популяции мух.

Другие ученые изучали аналогичный случай: они исследовали запахи, привлекающие комаров к людям. Для этого они получили вещества, выделяемые разными частями человеческого тела, и выявили в них весьма специфические соединения, которые используют самки комаров в поисках кровавой трапезы.

Важным компонентом ароматической смеси являлся углекислый газ. При сравнении больных малярией и здоровых людей больные оказались намного привлекательнее для комаров, чем здоровые. По-видимому, малярийный паразит использует стратегию, аналогичную стратегии патогенов мух, чтобы способствовать своему распространению среди людей.

Как мы используем запахи

Мы также любим использовать популярность запахов у других биологических видов. В главе 14 я рассмотрю применение запаховых сигналов и расскажу, как можно прибегать к феромонам насекомых, в том числе для защиты урожая. Но я также остановлюсь на том, как мы используем привлекательные запахи более простым способом.

Когда я отправляюсь на охоту на кабана в лесах Швеции, я часто кладу наживку, чтобы выманить животных из укрытий. Кукуруза или сахарная свекла очень популярны у свиней. Однако обман, основанный на еде, можно значительно усилить, если нанести буковую смолу на камень или дерево рядом с местом.

Кабаны обожают дымный запах смолы. Чтобы распределить его по всему телу, они трутся о камень или дерево. Мы можем только догадываться, почему они так делают, но это может быть связано с тем, что многие животные любят маскировать свой запах.

Другая причина, вероятно, в том, что сильный запах отпугивает кожных паразитов и кровососов. В любом случае привлекательность буковой смолы помогает обеспечить хороший ужин на моем столе.

Подобную стратегию также применяют при ловле акул. Если вы прольете немного крови в воду вокруг лодки, запах, скорее всего, приманит акул издалека и привлечет их к рыболовным крючкам с наживкой.

Примеры показывают, как сильные обонятельные сигналы, укоренившиеся в мозгу, могут использоваться другими живыми существами. Так происходит, потому что обманщик хочет получить от обманутых услугу, например опыление, или потому что животное хочет привлечь и убить свою добычу, как паук болас и я. Эти случаи дают понять, насколько важна обонятельная информация для разнообразных живых существ. Часто мгновенная реакция на запах помогает избежать смерти, распространить свои гены или не дать себя обмануть.

_{Отрывок из книги Билла Ханссона «Тайная сила обоняния. Доверься носу. Иди за инстинктами». М.: Издательство Бомбора (Эксмо), 2024.}