Түрлер аралық химиялық қатынастар: пайдалы сигналдар мен зиян келтіруші заттар

Кіріспе

Түрлер арасындағы химиялық байланыс, алушыға пайда келтіретін, бірақ шығарушыға ешқандай пайда тигізбейтін

Кайромон (грекше καιρός – «қолайлы сәт», феромонға ұқсас) – организмдер шығаратын, түрлер арасындағы өзара әрекеттесуді қамтамасыз ететін және шығарушыға зиян келтіретін семиохимиялық зат. Мұндай "эхолокация" көбінесе шығарушы үшін зиянды (бірақ затты өндірудің басқа да пайдалары осы зиянды басып тастауы мүмкін, сондықтан ол эволюциялық уақыт ішінде сақталады). Кайромон алушының тіршілікке бейімделуін жақсартады және осы тұрғыдан алломоннан (керісінше: шығарушыға пайдалы, алушыға зиянды) және синомоннан (екеуіне де пайдалы) ерекшеленеді. Бұл термин көбінесе энтомологияда (жәндіктерді зерттеу ғылымы) қолданылады. Каиромондар екі негізгі экологиялық сигнал береді: олар әдетте алушы үшін тамақ көзін немесе жыртқыштың бар екенін көрсетеді, соңғысы сирек кездеседі немесе аз зерттелген. Алушылар әртүрлі феромондарды кайромон ретінде пайдалана алады. Мысалы, неміс шершесі (Vespula germanica) Жерорта теңізі жеміс шырынының (Ceratitis capitata) еркектері жұптасу үшін жиналғанда олардың феромондарына тартылады, бұл кейбір жәндіктердің өліміне әкеледі. Керісінше, құмырсқаның (Iridomyrmex purpureus) дабыл феромонына (қауіптің бар екенін хабарлау үшін қолданылады) торы құрғыш өрмекші тартылады. Кейбір жемтілер жыртқыштардан шыққан химиялық заттарды пайдаланады, оларды жыртқыштық қаупінің деңгейінің көрсеткіші ретінде пайдаланып, қажет болған жағдайда морфологиясын өзгертеді. Жыртқыштардың болуынан туындаған морфологиялық өзгерістер жыртқыштардың әсерінен туындаған полифенизм деп аталады және ол әртүрлі жануарларда кездеседі. Мысалы, Daphnia cucullata жыртқыштарға немесе олар өмір сүрген суға тап болғанда "каска" құрайды. Олардың жыртқыштарына кладоцерандар (мысалы, Leptodora kindtii) және Chaoborus flavicans личинкалары жатады. Олар бұл кайромондарға жауап ретінде қорғаныш құрылымы – каскаларының мөлшерін екі есеге арттырады. Морфологиядағы бұл өзгерістер оларды жыртқыштардан қорғайды. Тышқандар табиғи жыртқыштарының, мысықтар мен егеуқұйрықтардың иісінен инстинктивті түрде қорқады. Бұл тіпті жүздерге бойы оқшауланған зертханалық тышқандарда да байқалады. Қорқыныш реакциясына жауапты химиялық сигналды мысық сілекейі мен егеуқұйрық зәрінен тазартқанда, екі гомологты ақуыз анықталды: Fel d 4 (Felis domesticus allergen 4), мысық Mup генінің өнімі және Rat n 1 (Rattus norvegicus allergen 1), егеуқұйрық Mup13 генінің өнімі. Тышқандар бактерияларда жасалған осы негізгі несеп ақуыздарынан қорқады, бірақ Mups-ті сезе алмайтын мутант жануарлар егеуқұйрықтан қорқа қоймайды, бұл олардың қорқыныш мінез-құлқының басталуындағы маңыздылығын көрсетеді. Әртүрлі түрлердің муптары әртүрлі мінез-құлықтарды қалай бастайтыны әлі белгісіз, бірақ тышқан муптары мен жыртқыш муптары алушы тышқандардың мұрындағы ерекше сезім нейрондарын белсендіретіні дәлелденді. Бұл тышқандар оларды әртүрлі нейрондық схемалар арқылы әртүрлі қабылдайды дегенді білдіреді.

A kairomone (a coinage using the Greek καιρός opportune moment, paralleling pheromone) is a semiochemical, emitted by an organism, which mediates interspecific interactions in a way that benefits an individual of another species which receives it and harms the emitter. This "eavesdropping" is often disadvantageous to the producer (though other benefits of producing the substance may outweigh this cost, hence its persistence over evolutionary time). The kairomone improves the fitness of the recipient and in this respect differs from an allomone (which is the opposite: it benefits the producer and harms the receiver) and a synomone (which benefits both parties). The term is mostly used in the field of entomology (the study of insects). Two main ecological cues are provided by kairomones; they generally either indicate a food source for the receiver, or the presence of a predator, the latter of which is less common or at least less studied. Pheromones of different kinds may be exploited as kairomones by receivers. The German wasp, Vespula germanica, is attracted to a pheromone produced by male Mediterranean fruit flies (Ceratitis capitata) when the males gather for a mating display, causing the death of some. In contrast, it is the alarm pheromone (used to communicate the presence of a threat) of an ant (Iridomyrmex purpureus) that a spider predator is attracted to.]] Some prey make use of chemicals originating from predators, using these cues as an indicator of the level of predation risk and changing their morphology if need be. Changes in morphology caused by predator presence is known as predator induced polyphenism, and occurs across a variety of animals. For example, Daphnia cucullata show formation of "helmets" when exposed to predators or the water they have lived in. Their predators include cladocerans (such as Leptodora kindtii) and larvae of Chaoborus flavicans, a midge. They respond to these kairomones by doubling the size of their helmets, a protective structure. These changes in morphology make them safer from predators. Mice are instinctively afraid of the smell of their natural predators, including cats and rats. This occurs even in laboratory mice that have been isolated from predators for hundreds of generations. When the chemical cues responsible for the fear response were purified from cat saliva and rat urine, two homologous protein signals were identified: Fel d 4 (Felis domesticus allergen 4), the product of the cat Mup gene, and Rat n 1 (Rattus norvegicus allergen 1), the product of the rat Mup13 gene. Mice are fearful of these major urinary proteins (Mups) even when they are made in bacteria, but mutant animals that are unable to detect the Mups show no fear of rats, demonstrating their importance in initiating fearful behaviour. It is not known exactly how Mups from different species initiate disparate behaviours, but mouse Mups and predator Mups have been shown to activate unique patterns of sensory neurons in the nose of recipient mice. This implies the mouse perceives them differently, via distinct neural circuits.

Жұбайына тартылу

Кейбір жануарлар өмірге қабіл жұптастасуға дайын серіктерін анықтау үшін кайромондарды қолданады. Мысалы, аналық Melolontha melolontha тамырлы өсімдіктермен қоректенген кезде жасыл жапырақты ұшқыш заттардың (GLV) шығарылуын күшейтеді. Бұл кайромондар аналықтың өзінің феромондарымен қосылып, олардың осы түрдің еркектерін тарту мүмкіндігін арттырады.

Қолданбалар

Феромондар сияқты (бір түр ішінде қолданылатын коммуникациялық химиялық заттар), кайромондар зиянкес түрлерін пестицид бар жерге тарту үшін "аттракцид" ретінде пайдаланылуы мүмкін. Дегенмен, олар қажетті түрлерді тарту үшін де қолданылуы мүмкін. Паразиттік масалардың қожайындары өндіретін кайромондар оларды тарту және егістіктерде ұстап тұруға әрекет жасалды, бірақ егер қолданылған кайромон оларды нағыз қожайынды табудан алаңдатса, бұл өсімдіктермен қоректенетін зиянкестерге шабуылдың азаюына әкелуі мүмкін. Жақындағы жаңалықтар, басқа жыртқыштардың иісіне де жыртқыштар тартылатынын көрсетті. Каиромондар Флорида штатындағы Anastrepha suspensa жойылған аймақта цитрус және басқа да жеміс бақтарын қолдау үшін кеңінен зерттелді және кейбіреулері сәтті қолданылуда.