Тайны осиного гнезда. Причудливый мир самых недооцененных насекомых - Сейриан Самнер Страница 17

Если смотреть с точки зрения биохимии, будет ли вещество, необходимое, чтобы идеально парализовать кузнечика, тем же самым, которым можно вырубить паука? Что же это за тонкая алхимия, которая превращает одну осу в умелую убийцу гусениц, а другую – в повелительницу мух? Почему яд одних видов парализует полностью и навсегда не только предпочитаемую осой добычу, но и других беспозвоночных (например, у пчелиного волка Philanthus), тогда как яд других видов вызывает лишь временный паралич (например, у охотящихся на пауков ос Homonotus)? Сила яда также определяет, в какую часть жертвы необходимо наносить укол жалом: слабый яд нужно вводить в нервные центры или рядом с ними; если же яд сильный или длительно действующий, то подобная точность, возможно, не требуется. Во всяком случае, такова теория.

Предположение о возможности использования яда одиночных ос в фармакологии исследователи впервые высказали в 1980-е годы, когда перед ними начал открываться доступ к технологии, необходимой для изучения активных ингредиентов яда. Тем не менее яд одиночных ос и его влияние на их поведение и экологию остаются малоизученными[83]. Это очень обидно, потому что расшифровка его химического состава может дать представление о параллельной эволюции инструментария хищника (его яда) и физиологии его жертвы. Могут ли эти знания потенциально раскрыть такие биохимические секреты, как создание пестицидов, действующих на строго определенные виды членистоногих вредителей? Представьте себе лаборатории, специализирующиеся на синтезе компонента осиного яда, парализующего добычу. Там можно было бы заказать биомиметический пестицид, воздействующий исключительно на садовую тлю или гусениц бабочки-капустницы – или если вы чуточку страдаете арахнофобией, то на домовых пауков.

Есть два компонента осиного яда, которые, по мнению ученых, имеют значение для медицины. Первый – это брадикинины. Это пептиды (цепочки пептидов образуют белки), которые вызывают воспаление. Это свойство может быть весьма полезным: оно делает их удобным инструментом в медицине. Например, брадикинины вызывают вазодилатацию (расширение артерий), и препараты, стимулирующие активность этих пептидов, могут использоваться для лечения повышенного кровяного давления. Брадикинины также используют при работе с пациентами интенсивной терапии, чтобы помочь кровеносной системе быстро доставлять лекарства по всему организму. Но у них есть и темная сторона: брадикинины могут вызывать боль, потому что кровеносные сосуды подвергаются расширению и их проницаемость повышается, что ведет к воспалению окружающих тканей.

Брадикинины были открыты в 1949 году, когда команда под руководством бразильского фармаколога Маурисиу Роша-и-Силвы случайно обнаружила их в ходе изучения змеиного яда. В это время ямкоголовые змеи были причиной масштабных клинических проблем для работников на сахарных и кофейных плантациях в штате Сан-Паулу, родном для Роша-и-Силвы. Однажды к нему в лабораторию доставили ямкоголовую змею, чтобы пронаблюдать на собаке, как протекает сосудистый шок под действием змеиного яда. Роша-и-Силва рассчитывал установить, что причиной мышечных сокращений у собаки будет гистамин или ацетилхолин – таково было понимание действия яда в 1940-е годы. Однако, когда яд добавляли в дефибринированную кровь, он вызывал всплеск активности, который нельзя было объяснить этими химическими веществами. Более того, начало всплеска активности происходило с достаточно значительной задержкой, при медленном сокращении мышц. Роша-и-Силва назвал фактор, вызывающий эту активность, брадикинином[84].

Несколько лет спустя, в 1954 году, двое химиков извлекли резервуар ядовитой железы из нижней части тела живой (но охлажденной) общественной осы Vespula vulgaris. Подобно Роша-и-Силве, исследователи хотели выяснить, можно ли объяснить действие яда высвобождением гистаминов, но они также предполагали, что этим дело не ограничится, – что существует некий «чрезвычайно мощный неопознанный компонент», который вызывает с задержкой медленное сокращение мышц. Звучит знакомо, верно? Они пришли к выводу, что это было химическое соединение, похожее на брадикинин[85] и обладающее свойствами, аналогичными описанным Роша-и-Силвой и его коллегами за несколько лет до этого. Эти соединения стали известны как «осиные кинины», но позже получили более общее обозначение брадикинина.

В настоящее время хорошо известно, что брадикинины являются ключевым нейротоксическим компонентом яда ос. Они дают охотнику возможность убедиться, что его жертва надлежащим образом парализована. Сразу после инъекции брадикинины вызывают расслабление гладкой мускулатуры жертвы, заставляя ее мышцы сокращаться медленнее и нарушая работу нейромедиаторов в центральной нервной системе насекомого. Результатом становится успешное подавление нервной активности жертвы[86]. У муравьев также есть «осиные кинины», которые они унаследовали от своих предков-ос и сохранили для охоты. Однако пчелы, похоже, их утратили. Это простительно, поскольку синтез нервно-паралитического вещества, которое парализует живые ткани, вряд ли можно считать важным приспособлением для сбора пыльцы. Интересно, однако, что не у всех ос есть эти волшебные пептиды. По всей видимости, апоидные осы (песочные осы Crabronidae и роющие осы Sphecidae), Eumeninae (например, пилюльные осы) и Pompilidae (охотники на пауков) не имеют в своем яде брадикининов, но им все равно удается успешно парализовать свою жертву. Пока неясно, какие составляющие их яда используются для этого.

Сколия-гигант – европейский вид сколиевых ос, самая крупная оса в Европе. Фабр описывал ее как чудовище, «высасывающее душу» своей жертвы. И он не слишком преувеличивал: это чрезвычайно устрашающие на вид насекомые, которые иногда вызывают панику, поскольку их принимают за крупных общественных ос вроде шершней рода Vespa. Эти коренастые сколииды с большим брюшком (у них нет удлиненной «супермодельной» тонкой талии, как у их более элегантных родственниц) большую часть времени роются в земле в поисках личинок пластинчатоусых жуков. В 1980-е годы сколия-гигант стала главной героиней серии значимых работ, в которых было показано на примере тараканов, как кинины ос способны необратимо блокировать синаптическую передачу между нервными клетками. Интересно, что брадикинины нарушают работу тех же самых нейронных путей, которые являются мишенью для группы широко используемых пестицидов (известных как неоникотиноиды), ставших причиной сокращения популяций насекомых-опылителей по всему миру. В настоящее время имеются неопровержимые доказательства того, что эти пестициды оказывают пагубное воздействие на когнитивные функции насекомых. «Осиные кинины» и пестициды воздействуют на одни и те же нейронные механизмы насекомых. Похоже, что фармацевтическая промышленность случайно раскрыла фармакологические секреты яда одиночной осы, даже не отдавая себе в этом отчета.

Значимость брадикининов выходит далеко за рамки изучения осиного яда. Считается, что они играют определенную роль в объяснении ряда серьезных симптомов, наблюдавшихся у пациентов с COVID-19 во время пандемии 2020–2021 годов. Вирус SARS-CoV-2, вызывающий COVID-19, нарушает в организме баланс двух ферментов, которые регулируют кровяное давление (АПФ и АПФ2). Попадая в организм, вирус