На свете мало полностью беззащитных существ. Уховертки, наземные насекомые, защищаются от хищников, используя жесткие выросты-церки на конце брюшка. Если механические средства не помогают, они выделяют пахучую жидкость из особых желез, расположенных в третьем-четвертом сегментах брюшка. Считается, что эта жидкость эффективно отпугивает многих хищников, однако о ее составе известно мало. Специалисты Гессенского университета им. Юстутса Либиха (Justus Liebig University Giessen), которые заинтересовались пахучим секретом уховерток, предположили, что у него есть и другие функции, например, антимикробные, и оказались правы.
Железы, которые синтезируют ядовитые, едкие или вонючие секреты, отпугивающие хищника, есть у многих насекомых. Иметь средства химической защиты выгодно, но организм может синтезировать ограниченное количество новых веществ, поэтому специализированные секреты – дорогое удовольствие, и продукты экзокринных желез нередко выполняют несколько функций. Например, майские хрущи Melolontha spp. выделяют производные бензохинона, которые используют как средство защиты, а в сочетании с летучими веществами растений они играют роль феромонов.
Для уховерток актуальна проблема дезинфекции. Они живут в темных и сырых местах, зимуют в почве, часто образуют плотные скопления, поэтому подхватить инфекцию им легко.
Немецкие исследователи проанализировали состав секрета у трех видов уховерток: Forficula auricularia, Apterygida media и Chelidurella guentheri. С помощью газовой хроматографии и масс-спектрометрии они исследовали содержимое желез, извлеченных из тел замороженных насекомых. Выделения всех трех видов содержали 2-метил-1,4-бензохинон и 2-этил-1,4-бенхохинон, A. media синтезировали еще 2,3-диметил-1,4-бензохинон и 2-этил-3-метил-1,4-бензохинон.
Оказалось, что соотношение компонентов видоспецифично. Секрет брюшных желез имеет характерный запах хинонов, цвет его светло-коричневый, а у обыкновенной уховертки F. auricularia – ярко-желтый. Ученые обнаружили, что потревоженная F. auricularia не разбрызгивает секрет: он сочится из отверстий и растекается по кутикуле.
Бензохиноновые выделения всех трех видов обладают антимикробной активностью в отношении грамм-положительных микрококков Micrococcus luteus, грамм-отрицательной кишечной палочки Escherichia coli, а также двух видов грибков, патогенных для насекомых: Beauveria bassiana и Metarhizium anisopliae. Секрет F. auricularia исследовали более подробно, оказалось, что он действует и на почвенных нематод Caenorhabditis elegans, в среде с бензохиноновыми выделениями уховертки черви теряют подвижность и погибают.
Эксперименты показали, что производные бензохинонов присутствуют не только на кутикуле обыкновенных уховерток, но и в почве вокруг скопления насекомых, но там их концентрация невелика. Очевидно, в почве они играют профилактическую роль.
Уховертки не единственные насекомые, которые используют секрет пахучих желез в целях дезинфекции. Так же поступают личинки жуков-листоедов, а жук-могильщик Nicrophorus vespilloides во рту и в анальной железе синтезирует смесь летучих веществ, которую предположительно использует для санитарной обработки среды и трупов, в которые откладывает яйца. Бензохиноны -прекрасное антимикробное средство, они активно взаимодействуют с белками и ингибируют ферментативные процессы, окисляя -NH и -SH группы.
Уховертки располагают небольшим, но эффективным набором веществ, и пользуются им с осторожностью. Бензохиноны могут не только хищника отпугнуть, но и навредить самому производителю и его собратьям по виду. Поэтому для уховерток химическая защита – дополнительное средство, а не основное. Не случайно они не распыляют пахучий секрет, а выделяют на кутикулу. Кроме того, у них может быть механизм, регулирующий выделение бензохинонов.
Исследователи не исключают, что бензохиноновые секреты уховерток выполняют и другие функции, например феромона тревоги или другого сигнала. Возможно, что эти роли зависят от концентрации секрета и конкретной обстановки.
Tina Gasch, Matthias Schott, Christoph Wehrenfennig, Rolf-Alexander During, Andreas Vilcinskas « Multifunctional weaponry: The chemical defenses of earwigs», Journal of Insect Physiology, 59 (2013) 1186-1193, doi: 10.1016/j.jinsphys.2013.09.006