Планета насекомых: странные, прекрасные, незаменимые существа, которые заставляют наш мир вращаться - Анне Свердруп-Тайгесон

Архитекторы скопировали умный дизайн термитников, когда строили Истгейт-центр – большой торгово-офисный комплекс в Хараре. Центр является одним из крупнейших в Зимбабве, но в нем нет обычной системы охлаждения или отопления. Вместо этого используется пассивное охлаждение, основанное на принципах термитов. В результате здание использует в 10 раз меньше энергии, чем подобные здания с обычной вентиляцией.

От коричневых бананов до Нобелевской премии

Вам наверняка знакома плодовая мушка – эти маленькие существа, которые образуют целое облако, когда взлетают с вашего фрукта. Да, они могут раздражать, но эти маленькие красноглазики получили целых шесть Нобелевских премий!

Мы называем их плодовыми мушками, или дрозофилами. На латинском род называется Drosophila, «те, кто любят утреннюю росу» – это звучит намного более поэтично и указывает на то, что изначально эти мушки обитали в более теплых и влажных тропических местах. Сегодня многие виды плодовых мушек проживают по всему миру (за исключением Антарктики). Общее для всех семи видов, которые могут появиться без приглашения на вашей кухне, заключается в том, что они любят селиться в гнилой забродившей органике: компосте, перезрелых фруктах или остатках пива в пивной банке. Они откладывают там яйца и размножаются с рекордной скоростью.

Конечно, они очень надоедливые. Мы предпочитаем есть нашу еду в спокойствии и считаем, что маленькие существа не должны нам мешать. Но эти малютки на самом деле важнее, чем кажется.

Плодовая мушка обладает рядом полезных качеств, которые позволяют ей быть подходящим объектом для исследований: ее легко и дешево содержать в лаборатории, у нее короткий жизненный цикл и огромное потомство. Кроме того, мы уже неплохо разобрались в ее ДНК. К 2000 году весь геном дрозофилы был полностью изучен. И, не пытаясь никого обидеть, я могу сообщить, что ваши гены похожи на гены плодовой мушки намного больше, чем вы, возможно, хотели бы. Например, одно исследование, которое изучало выборку связанных с заболеваниями генных последовательностей у людей, нашло 77 % из них у плодовых мушек. Именно благодаря этому сходству исследования на плодовых мушках очень полезны для понимания различных феноменов, в том числе и имеющих отношение к людям.

Мушки многому научили нас в области генетики: они помогли узнать, что такое хромосомы и каким образом свойства передаются следующим поколениям. Это принесло Нобелевскую премию Томасу Ханту Моргану в 1933 году. Каких-то 10 лет спустя, после сильнейшего воздействия излучением, мушка и Герман Мюллер получили еще одну Нобелевскую премию (в 1946 году), показав, что излучение приводит к мутациям и наносит вред генетическому материалу. В 1995 году Нобелевская премия по медицине и физиологии была опять присуждена нашей маленькой крылатой подруге и команде из трех человек за серьезную работу, показавшую, каким образом гены управляют развитием в ранней внутриутробной стадии. В 2004 году премия была присуждена за работу в сфере обонятельных систем мушек, в 2011 году – иммунной защиты. В 2017 мушки получили пока свою последнюю Нобелевскую премию за изучение внутренних часов, управляющих суточным ритмом у живых организмов. Последние премии являются примером исследований мушек с высокой степенью актуальности для людей.

И то, что нас раздражает в мушках больше всего, – их любовь к бродящим, желательно содержащих алкоголь вещам – оказалось полезным. Исследования «алкоголизма» у плодовых мушек очень серьезны и важны и содержат большое количество параллелей с людьми, рассказами о которых можно оживить любую вечеринку. Например, самец мушки, получив внушительную дозу алкоголя, становится надоедливым и жаждет секса, при этом шансы на успешный половой акт значительно снижаются. А самки, у которых свидание прошло неудачно, «утешаются», выпивая больше, чем самцы после успешного спаривания.

Не останавливаясь на этом, плодовые мушки продолжают дарить нам новые знания о таких заболеваниях как рак и болезнь Паркинсона, о таких феноменах, как бессонница и расстройства суточного биоритма в связи с дальним перелетом. Так что в следующий раз, когда будете ругаться на плодовых мушек на кухне, проявите немного уважения. Когда вы устанавливаете ловушку для мушек, можно хотя бы прошептать «спасибо» этому одному из самых важных животных в мире биомедицинских исследований.

Муравьи дают нам новые антибиотики

То, что бактерии все в большей степени развивают резистентность к антибиотикам, является серьезной и растущей проблемой. Всемирная организация здравоохранения утверждает, что это приводит к более чем 700 000 смертельных исходов ежегодно. В борьбе против резистентности к антибиотикам нам помогают знания экологии и эволюции, и то, как похожие проблемы решают насекомые, тоже может помочь.

Особенно интересно изучать муравьев. Они живут очень плотно в большом коллективе и зависят от хорошей защиты против бактерий и грибков, чтобы избежать заболевания всей колонии. Поэтому у муравьев есть две специальные железы на теле, которые производят антибиотик. Они смазывают этим веществом самих себя и своих собратьев с помощью передних лапок. С помощью экспериментов было доказано, что эти действия учащаются тогда, когда споры грибов находятся в муравейнике.

Муравьи-листорезы, которые несут листья домой, чтобы их пережевывать и разводить на них колонии грибов (см. стр. 124), особенно страдают от грибковых инфекций. Иногда другие грибы-паразиты пытаются укорениться в грибных садах муравьев. Если у них это получается, они могут уничтожить как потомство грибов, так и самих муравьев. Поэтому муравьи выработали сильнейшую защиту против таких захватчиков в форме симбиоза с бактерией. Бактерии живут в специальном кармане на теле у муравьев и производят антибиотик, который убивает грибов-захватчиков. Эта кооперация совершенствовалась на протяжении миллионов лет. Это означает, что у нас есть прекрасные возможности найти эффективные средства для уничтожения патогенных микроорганизмов с помощью изучения взаимосвязи муравьев и бактерий. Уже сейчас несколько находок запатентованы, в том числе антибиотик под названием Селвамицин, выделенный из бактерий, ассоциированных с муравьями-листорезами. Это вещество, к примеру, эффективно против распространенной инфекции – молочницы, вызываемой грибком Candida albicans.

Терапия личинками

Я всегда радуюсь, когда вижу одежду или украшения с мотивами насекомых. Симпатичная бабочка или мохнатый шмель время от времени украшают человеческую одежду. Но мухи? Это редкость. Я провела маленький совершенно ненаучный тест: поиск «украшение с бабочкой» дал около 100 результатов. Если заменить «бабочку» на «муху падальную», результатов будет ноль.