Как химические вещества эволюционировали в сигналы для коммуникации
Химическая коммуникация — древнейшая и наиболее распространённая форма общения у живых существ. Организмы, от животных и растений до бактерий и грибов, испускают и воспринимают химические сигналы для передачи информации. Например, грызуны могут обнаруживать тысячи или даже десятки тысяч пахучих молекул.
Механизмы эволюции этой способности остаются открытым вопросом. В своём обзоре Сандра Штайгер (Университет штата Иллинойс), Томас Шмитт и Х. Мартин Шефер (Университет Фрайбурга, Германия) предложили несколько объяснений происхождения и эволюции химического обмена информацией. Их исследование опубликовано в Proceedings of the Royal Society B.
От «подсказок» к сигналам
Учёные предполагают, что химические сигналы изначально возникали для некоммуникативных целей и лишь случайно несли информацию, которую могли уловить другие организмы. Например:
- Фекалии млекопитающих содержат уровни половых гормонов, указывающие на статус особи в стае.
- Кутикула красных муравьёв-жнецов содержит разные химические вещества, по которым другие муравьи определяют, является ли особь фуражиром или рабочим по обслуживанию гнезда.
Если реакция организма, обнаружившего такой химический «ключ», была выгодна для организма-источника, коммуникативная функция вещества могла усиливаться в ходе эволюции. Усиление могло происходить за счёт:
- Увеличения количества химического вещества.
- Добавления поведенческих компонентов к сигналу.
- Модификации вещества для большей заметности.
«Концепция, согласно которой сигналы происходят от ключей, не нова, но ей уделялось удивительно мало внимания», — отмечает Сандра Штайгер.
Направления будущих исследований
Поскольку организмы обладают огромным количеством различных обонятельных рецепторов, учёные предполагают, что эволюция могла «настраивать» химические сигналы так, чтобы они соответствовали чувствительности целевых рецепторов, избегая при этом обнаружения хищниками.
Для лучшего понимания этого процесса необходимы:
- Филогенетические исследования, подтверждающие происхождение сигналов от ключей и показывающие, как часто используются разные техники усиления химической коммуникации.
- Оценка различных факторов отбора, действующих на химические вещества, которые часто выполняют как коммуникативную, так и некоммуникативную функцию (например, защита от высыхания). «Находятся ли эти множественные функции в конфликте или согласии?» — задаётся вопросом Штайгер.