Исследование проливает свет на химические сигналы насекомых
Большинство насекомых покрыто тонким слоем углеводородных молекул в качестве водоотталкивающего барьера. В этот слой встроены соединения, которые насекомые используют как химические сигналы для широкого спектра функций, таких как коммуникация вида и пола. У общественных насекомых, например муравьёв, они также дифференцируют разные касты (рабочие, матки, самцы).
Однако выделение этих химических веществ и определение их абсолютной конфигурации и функций было сложной задачей из-за их наличия в сложных смесях, которые трудно разделить.
Команда энтомологов и химиков из Калифорнийского университета в Риверсайде разработала простой метод очистки этих соединений. Это может привести к созданию новых «зелёных» методов борьбы с вредителями, такими как муравьи, путём нарушения организации их колоний.
Исследователи разработали методику, сочетающую известные методы фракционирования с обращенно-фазовой высокоэффективной жидкостной хроматографией (HPLC). С её помощью они выделили 36 чистых углеводородных молекул из сложных смесей 20 случайно выбранных видов из девяти отрядов насекомых. Это позволило окончательно идентифицировать соединения и протестировать эффекты отдельных химических веществ.
«У так называемых общественных насекомых, живущих в крупных колониях, таких как муравьи и пчёлы, эти химические вещества имеют дополнительные функции, — пояснил профессор энтомологии и химии Джоселин Г. Миллар, чья лаборатория руководила исследованием. — Например, матка в таких колониях использует химические вещества, чтобы предотвратить откладку яиц рабочими, оставаясь единственной размножающейся самкой».
Работу осложнял тот факт, что эти химические вещества могут существовать в правой (R) или левой (S, от латинского sinistro) формах. Исследователи не знали, производят ли некоторые насекомые R-форму, а другие — S-форму, или все производят одну форму.
«Это критически важная информация для биологической активности, потому что если у вас неправильная форма, это всё равно что пытаться надеть правую перчатку на левую руку, — сказал Миллар. — Неправильная форма химического вещества просто не подойдёт к своему биологическому рецептору».
Команде удалось решить эту проблему, показав, что все 20 протестированных насекомых, независимо от вида, пола и стадии жизни, имели R-форму этих химических веществ.
«Это убедительно свидетельствует о том, что почти все насекомые, вероятно, производят R-форму этих химических веществ, — сказал Миллар. — Знание этого очень поможет в расшифровке функций этих сигналов и механизмов их работы».
Результаты исследования опубликованы на этой неделе в онлайн-версии журнала Proceedings of the National Academy of Sciences.