Химическая коммуникация и феромоны

Как животные посылают и получают химические сообщения между особями — метят территорию, привлекают партнеров, подают сигналы тревоги и организуют целые сообщества с помощью запаха.

Definition

Химическая коммуникация — это передача информации между организмами посредством химических сигналов, а феромоны — это химические вещества, выделяемые одной особью, которые вызывают специфическую поведенческую или физиологическую реакцию у другой особи того же вида, дополняя внутреннюю химическую регуляцию, осуществляемую гормонами.

Scope

Эта тема охватывает химическую коммуникацию между организмами: определение и классы феромонов и других семиохимикатов, производство и обнаружение этих сигналов, а также физиологические и поведенческие реакции, которые они вызывают, включая эффекты-релизеры на поведение и эффекты-праймеры на физиологию. В ней рассматривается роль химической сигнализации в размножении, социальной организации и защите у животных. Охват является сравнительным и механистическим.

Core questions

• Что такое феромоны и чем они отличаются от гормонов?
• Как животные производят и обнаруживают химические сигналы?
• Какие реакции вызывают феромоны?
• Как химическая коммуникация организует размножение и социальную жизнь?

Key theories

Концепция феромонов

Карлсон и Люшер определили феромоны как вещества, выделяемые одной особью во внешнюю среду и воспринимаемые другой особью того же вида, у которой они вызывают специфическую реакцию, отличая внешние химические сигналы от внутренних гормонов.

Эффекты-релизеры и эффекты-праймеры

Феромоны действуют либо как релизеры, вызывая немедленную поведенческую реакцию, такую как спаривание или тревога, либо как праймеры, вызывая более медленные физиологические изменения, такие как изменение репродуктивного состояния, расширяя понимание химической коммуникации за пределы простой сигнализации.

Mechanisms

Животные синтезируют сигнальные химические вещества в специализированных железах и выделяют их в воздух или воду, либо откладывают на поверхностях. Реципиенты обнаруживают эти молекулы с помощью хеморецепторов — часто специализированных обонятельных или дополнительных обонятельных систем, таких как вомероназальный орган у многих позвоночных или чувствительные антенные рецепторы у насекомых, — которые настроены на специфические соединения, иногда реагируя на чрезвычайно низкие концентрации. Затем сигнал вызывает реакцию: феромоны-релизеры запускают немедленное поведение, такое как привлечение партнера, следование по следу или тревога, в то время как феромоны-праймеры вызывают более медленные физиологические изменения, например, синхронизацию или подавление размножения или регуляцию каст у социальных насекомых. Поскольку такие сигналы координируют поведение и физиологию многих особей, химическая коммуникация лежит в основе поиска партнера, маркировки территории, распознавания родителей и потомства, защиты и организации сложных животных сообществ.

Clinical relevance

Изучение химической коммуникации способствует борьбе с насекомыми-вредителями и переносчиками болезней с помощью феромонных ловушек и дезориентации, а также вносит вклад в понимание хемосенсорной физиологии. Данная статья является образовательным справочным материалом, а не медицинским руководством.

History

Выделение Бутенандтом полового аттрактанта тутового шелкопряда бомбикола стало первым химически идентифицированным феромоном, а Карлсон и Люшер ввели термин «феромон» в 1959 году. Эдвард О. Уилсон и другие показали, как химические сигналы организуют поведение социальных насекомых, утвердив химическую коммуникацию как основной способ регуляции у животных.

Key figures

• Peter Karlson
• Martin Lüscher
• Adolf Butenandt
• Edward O. Wilson

Seminal works

• karlson1959
• hill2016
• randall2002

Frequently asked questions

Чем феромоны отличаются от гормонов?

Гормоны — это химические посредники, которые действуют внутри тела одного животного, тогда как феромоны выделяются во внешнюю среду и действуют на другую особь того же вида.

В чем разница между феромонами-релизерами и феромонами-праймерами?

Феромоны-релизеры вызывают немедленную поведенческую реакцию, например, приближение к партнеру, в то время как феромоны-праймеры вызывают более медленные физиологические изменения, такие как изменение репродуктивного состояния животного.