СЕКРЕЦИЯ ЗАЩИТНЫХ ЖЕЛЕЗ У ЖУКОВ КАК САНОГЕНЕТИЧЕСКИЙ МЕХАНИЗМ ВЫЖИВАНИЯ В УСЛОВИЯХ ВРАЖДЕБНОГО МИКРОБИОЦЕНОЗА


Цитировать

Полный текст

Аннотация

. В статье, адресованной биохимикам, генетикам, энтомологам и врачам, приведены результаты научного обзора публикаций, посвященных секретам защитных желез у жуков и их влиянию на окружающие организмы в условиях враждебного биоценоза. Обобщены проблемы взаимосвязи химической защиты у жуков и изменчивости организмов, попадающих в зону влияния веществ (экссудатов), которые используются членистоногими животными для защиты и сигнализации. Чаще всего секреты защитных желез членистоногих имеют сильный запах. «Хиноидным» запахом обладают выделения видов, вырабатывающих бензохиноны и их производные. «Карболовый» аромат присутствует в выделениях жуков, содержащих фенол и крезол, «лимонный» - в выделениях перепончатокрылых насекомых и жуков, секретирующих терпены цитраль и/или цитронеллаль. Токсичные вещества, входящие в экссудаты защитных желез, используются против естественных врагов, хищников и паразитов, а вступая в контакт с цветущими растениями, семенами сельскохозяйственных растений в хранилищах, с микроорганизмами, генеративными и соматическими клетками водных и наземных животных, выполняют роль факторов естественного отбора. Показано, что некоторые вещества защитных экссудатов обладают мутагенной активностью, - такие секреты желез способны не только убивать, но и вызывать изменения в клетках на уровне ДНК. Широкое распространение видов жуков, продуцирующих вещества с генетической активностью, определяет целесообразность введения особого термина - «мутагенофоры». Кратко излагается оригинальная теория природной изменчивости организмов, подчеркивается ее очаговая природа и химическая сущность. Представлены результаты исследований автора по изучению взаимодействия водных растворов 1,4-бензохинона и гидрохинона с ДНК Escherichia coli методом электронного парамагнитного резонанса и обсуждается оригинальная методика воспроизведения модели нейрополимиозита на линейных мышах с помощью перорального введения гидрохинона (1 рис., библ.: 64 ист.).

Об авторах

М. В. Листов

Военно-медицинская академия имени С. М. Кирова

Санкт-Петербург, Россия

Список литературы

  1. Pavlovsky Е. Uber den Ban der Stinkdriisen von Gnaptor spinimanus Pall. (Coleoptera, Tenebrionidae) im Hinblick auf die Morphologie der Steinschen Drxisen. Revue Russe d’Entomologie. 1915; 15: 18-30.
  2. Pavlovsky Е. On the structure of odorous glands of Gnaptor spinimanus Pall. (Coleoptera, Tenebrionidae) in connection with the morphology of the matte glands. Work on functional and comparative morphology. Leningrad; 1967: 386-95. Russian@@Павловский Е. Н. О строении пахучих желез Gnaptor spinimanus Pall. (Coleoptera, Tenebrionidae) в связи с морфологией штейновских желез. Работы по функциональной и сравнительной морфологии. Л.; 1967: 386-95.
  3. Schildknecht H., Weis K. H. Uber die Tenebrioniden-Chinone bei lebendem und totem Untersuchungsmaterial. 7. Mitteilung uber Insekten-abwehrstoffe. Ztschr. Naturforsch. 1960; 15: 757.
  4. Pasteels J. M. Le systeme glandulaire tegumentaire des Aleocharinae (Coleoptera, Staphylinidae) et son evolution chez les especes termitophiles du genre Termitella. Arch.biol. 1968; 79 (3): 381-469.
  5. Brand J. M., Blum M. S., Fales H. M., Pasteels J. M. The chemistry of the defensive secretion of the bee le. Drusilla canaliculata. J. Insect Physiol. 1973; 19 (2): 369-82.
  6. Blum M. S., Crewe R. M., Pasteels J. M. Defensive secretionof Lomechusa strumosa, a myrmecophilous beetle. Ann. Entomol. Soc. Amer. 1971; 64 (4): 975-6.
  7. Kistner D. H., Blum M. S. Alarm pheromone of Lasius (Dendrolasius) spathepus(Hymenoptera:Formicidae)and its possible mimicry by two species of Pella (Goleoptera, Staphylinidae). Ann. Entomol. Soc. Amer. 1971; 64 (3): 589-94.
  8. Shearer D. A., Boch R. Gitral intheNassonoffpheromoneof the honey bee. J. Insect Physiol. 1966; 12 (12): 1513-21.
  9. Butler C. G., Calam D. H. Pheromonesofthehoneybee. The secretion of the Nassonoff gland of the worker. J. Insect Physiol. 1969; 15 (2): 237-44.
  10. Wheeler J. W., Happ G. M., Araujo J., Pasteels J. M. Y-DodecalactonefromRovebeetles.TetrahedronLett. 1972; 46: 4635-8.
  11. Schildknecht H. Protective substances of arthropods and plants. Pontif. Acad. Sci. Scripta Varia. 1977; 3: 59-107.
  12. Abou-Donia S. A., Fish L., Pattenden G. Iridodial from the odoriferous glands of Staphylinus olens (Coleoptera: Staphylinidae). Tetrahedron Lett. 1971; 43: 4037-8.
  13. Forsyth D. J. The structure of the defence glands in the Dytiscidae, Noteridae, Haliplidae and Gyrinidae (Coleoptera). Trans. Roy. Entomol. Soc. London. 1968; 120 (6): 159-81.
  14. Kanehisa K., Shiraga T. Morphological study of the pygidial defensive systems in carabid beetles. Ber. Ohara Inst. landwirt. Biol. Okayama Univ. 1978; 17 (2): 83-94.
  15. Schildknecht H., Maschwitz U., Winkler H. Zur Evolution der Carabiden-Wehrdrüsensekret. Naturwissenschaften. 1968;55 (3): 112-7.
  16. Kanehisa K., Murase M. Comparative study of the pygidial defensive systems of carabid beetles. Appl. Entomol. Zool. 1977; 12 (3): 225-35.
  17. Eisner T., Swithenbank C., Meinwald J. Defence mechanisms of arthropods. 8. Secretion of salicylaldehyde by a carabid beetle. Ann. Entomol. Soc. Amer. 1963; 56 (1): 37-41.
  18. Moore В. P., Wallbank В. E. Chemical composition of the defensive secretion in carabidbeetlesanditsimportance as a taxonomic character. Proc. Roy. Entomol. Soc. London. 1968; 37 (5/6): 62-72.
  19. Moore В. P., Brown W. V. Chemical composition of the defensivesecretion in Dyschirius Bonelli (Coleoptera: Carabidae: Scaritinae) and its taxonomic significance. J. Austral. Entomol. Soc. 1979; 18 (2): 123-5.
  20. Schildknecht H. Zur Chemie des Bombardier-Kafers. Angew. Chem. 1957; 69: 62-3.
  21. Eisner T., Jones T. H., Aneshansley D. J., Tschinkel W. R., Silberglied R. E., Meinwald J. Chemistry of defensive secretions of bombardier beetles(Brachinini, Metriini, Ozaenini, Paussini). J. Insect Physiol. 1977; 23 (11/12): 1383-6.
  22. White A., Handler Ph., Smith E., Hill R., Lehman I. Principlesof Biochemistry. Vol. 1. Moscow: Mir; 1981. 539. Russian@@Уайт А., Хендлер Ф., Смит Э., Хилл Р. Основы биохимии. Т. 1. М.: Мир; 1981. 539.
  23. Schildknecht H., Holoubek K. Die Bombardierkafer und ihre Explosionschemie. Angew. Chem. 1961; 73: 1-7.
  24. Aneshansley D. J., Eisner T., Widon J. M., Widom B. Biochemistry at 100 °C: Explosive secretory discharge of bombardier beetles (Brachinus). Science. 1969; 165 (3888): 61-3.
  25. Jeffrey D. Defensive reaction time of bombardier beetles. An investigation of the speed of a chemical defense. J. Chem. Ecol. 1979; 5 (5): 691-701.
  26. Eisner T. The protective role ofthespraymechanismofthe bombardier-beetle, Brachinus ballistarius Lec. J. Insect Physiol. 1958; 2: 215-20.
  27. EisnerT.,KlugeA.F., CarrelJ.E.,MeinwaldJ. Defense of phalangid: Liquid repellent administered by leg dabbing. Science. 1971; 173 (3997): 650-2.
  28. Collins R. P. Carbonyl compounds produced by the bedbug, Cimex lectularius. Ann. Entomol. Soc. Amer. 1968; 5: 1338-40.
  29. Tschinkel W. R. Unusual occurrence of aldehydes andketones in the defensive secretion of the tenebrionid beetle, Eleodes beameri. J. Insect Physiol. 1975; 213: 659-71.
  30. Eisner T., Hurst J. J., Meinwald J. Defence mechanisms of arthropods. XI. The structure, function and phenolic secretions oftheglandsofachordeumoidmillipedeanda carabid beetle Psyche. 1963; 70: 94-116.
  31. Estable C., Ardao M. I., Brasil N. P., Fieser L. F. Gonyle-ptidine. J. Amer. Chem. Soc. 1955; 77: 4942.
  32. Ladisch R. K., Suter M. S. A., Demer C. Antibacterial properties of ethylquinone. Proc. Penn. Acad. Sci. 1967; 41: 94-6.
  33. Engelhardt M., Rapoport Н., Sokoloff A. Odoroussecretionof normal and mutant Tribolium confusum. Science. 1965; 150 (3636): 632-3.
  34. Listov M. V. Microsporidiosis and coccidosis - protozoan diseases of Tribolium species (Coleoptera, Tenebrionidae). Parazitologiya. 1976; 10 (3): 268-73. Russian@@Листов М. В. Микроспоридиоз и кокцидиоз - протозойные заболевания малых хрущаков (Coleoptera, Tenebrionidae). Паразитология. 1976; 10 (3): 268-73.
  35. Haig M., Florentine G. J., Pratt J. J. Quinone production of some species of Tribolium. J. Insect Physiol. 1978; 24 (12): 785-90.
  36. Listov M. V. Chemical defens in arthropoda and organism’s variation. Leningrad: Nauka. 1989: 3-158. Russian@@Листов М. В. Химическая защита у членистоногих и изменчивость организмов. Л.: Наука. 1989: 3-158.
  37. Shemyakin M. M., Khokhlov A. S., Kolosov M. N., Bergel’son L. D., Antonov V. K. Chemistry of antibiotics. Мoscow: 1961; 1: 3-775. Russian@@Шемякин М. М., Хохлов А. С., Колосов М. Н., Бергельсон Л. Д., Антонов В. К. Химия антибиотиков. М.: 1961; 1: 3-775.
  38. Lind C., Hochstein P., Ernster L. DT-diaphorase as quinone reductase: a cellular control device against semiquinone and superoxide radical formation. Arch. Biochem. Biophys. 1982; 216 (1): 178-85.
  39. Fridovich I. Superoxide dismutases. Ann.Rev.Biochem. 1975; 44: 147-59.
  40. Listov M. V., Mamykin A. I. Organism as a biological system, adapted to the use of quantized energy of electron transport by free radicals. Vestnik Ros. voen.-med. akad. 2016; 4 (56): 200-4. Russian@@Листов М. В., Мамыкин А. И. Организм как биосистема, адаптированная к использованию квантованной энергии транспорта электрона свободными радикалами. ВестникРос.воен.-мед.акад.СПб.:2016;4 (56): 200-4.
  41. Listov L. V., Mamykin A. I. Oxigen anion-radicalasafactorof the depolarization and excitement of the cell membrane. Clin. pathophysiol. 2014; 3: 34-9. Russian@@Листов М. В., Мамыкин А И. Анион-радикал кислорода как фактор деполяризации и возбуждения клеточной мембраны. Клин. патофизиол. 2014; 3: 34-9.
  42. Labunskiy V. V., Vasilenko M. M. Toxicology of benzoquinones and naphthoquinones and methods of the prevention work with its. Charkov: 1973; 3-12. Russian@@Лабунский В. В., Василенко М. М. Токсикология бензохинонов, нафтохинонов и меры профилактики при работе с ними. Харьков: 1973; 3-12.
  43. Ladisch R. K., Suter M. S. A. Sweat glandcarcinomaproducedin mice by insectQuinines.Proc.Penn.Acad.Sci.1968;42: 87-91.
  44. Williston S. W. Protective secretions of species of eleodes. Psyche. 1884; 4: 168-9.
  45. Kendall D. A. The structure of glands in some Tenebrionidae and Nilionidae. Trans. Roy. Entomol.Soc.London.1974;125 (4): 437-87.
  46. Meinwald J., Koch K. F.,Rogers J. E., Eisner T.Biosynthesisof simple p-benzo-quinones ιn a beetle (Eleodes longicollis). J. Amer. Ghem. Soc. 1966; 88: 1590-2.
  47. Wirtz R. A., Taylor S. L., Semey H. G. Concentrations of substituted p-benzo-quinones and 1-pentadecene in the flourbeetles Tribolium madens (Charp.) and Tribolium brevicornis (Lee.) (Coleoptera, Tenebrionidae). Comp. Biochem. Physiol. 1978; 61 (2): 287-90.
  48. Ladisch R. K., Ladisch S. K., Howe P. M.Quinonesecretionsin grain and flour beetles. Nature. 1967; 215 (5104): 939-40.
  49. Tschinkel W. R. Phenols and quinones from the defensive secretions of the tenebrionid, Zophobas rugipes. J. Insect Physiol. 1969; 15 (2): 191-200.
  50. Eisner T., Tappey J. H., Hicks K., Silberglied R. E., Meinwald J. Quinones and phenols in the defensive secretions of neotropical opilionids. J. Chem. Ecol. 1977; 3 (3): 321-9.
  51. Hadorn E., Niggli H. Mutations in Drosophila after chemical treatment of gonads in vitro. Nature. 1946; 157 (3980): 162-3.
  52. Levan A., Tjio J. H. Induction ofchromosomefragmen-tation by phenols. Hereditas. 1948; 34 (4): 453-84.
  53. Roth L. M., Howland R. B. Studies on the gaseoussecretion of Tribolium confusum (Duval). 1. Abnormalities produced in T. confusum Duv. by exposure to a secretion given off by the adults. Ann. Entomol. Soc. Amer. 1941; 34: 151-75.
  54. Harmful substances in industry. Leningrad; 1976; 2: 3-624. Russian@@Вредные вещества в промышленности. Л.; 1976; 2: 3-624.
  55. Surrey of compounds which have been tested for carcinogenic activity. US Department of health education, and welfarepublichealth service. Bethesda; 1961-1967;438: 3-488.
  56. Walling C. Chemistry of the organic peroxides. Radiat. Res. 1963. Suppl. 3: 3-16.
  57. Mamykin A. I., Listov M. V. Relaxation kinetics of free radicals and electron transfer in liquid substances of an organizm. Izvestiya SPbGETU “LETI”. 2010; 3: 55-60. Russian@@Мамыкин А. И., Листов М. В. Кинетика релаксации свободных радикалов и перенос электрона в жидких субстанциях организма. Известия СПбГЭТУ «ЛЭТИ». 2010; 3: 55-60.
  58. Mamykin A., Listov M., Rassadina A. Sensor Properties of Cellular Membrane. IEEE Abstract Book. 2017; 2 (2): 60-1.
  59. Haber F., Weiss J. The catalytic decomposition of hydrogen peroxide by iron salts. Proceedings of the Royal Society of London. Series A, Mathematical and Physical Sciences. 1934; 861: 332-51.
  60. Listov M. V., Toropov D. K., Rodionov G. G. Experimental substantiation of free-radical etiology of systemic connective tissue diseases on models of polymyositis and hematologic exophthalmos. Fiziologiya. 2007; 414 (5): 715-7. Russian@@Листов М. В., Topoпов Д. К., Родионов Г. Г. Экспериментальное обоснование свободно-радикальной этиологии системных заболеваний соединительной ткани на моделях полимиозита и гемозависимого экзофтальма. Физиология. 2007; 414 (5): 715-7.
  61. Listov M. V.The spectroscopy of electron transfer features byfreeradicalsinnormal or pathology conditions. Journal of new medical tehnologies. 2017; 2 (3-4). е-Edition. Russian@@Листов М. В., Мамыкин А. И., Рассадина А. А. Спектроскопия особенностей переноса электрона свободными радикалами в норме и патологии. Вестник новых медицинских технологий. 2017; 2 (3-4). Электронное издание. Доступен по: http://www.medtsu.tula.ru/ VNMT/Bulletin/E2017-2/3-4.pdf (27.09.17).
  62. Listov M. V., Odinak M. M., Klochkov N. D., Tikhonova L. P. Ferment-zavisimy model polymiozita u mychaey linie DBA/2. Doklady Biological Sciences. 1999; 366 (2): 269-70. Russian@@Листов М. В., Одинак М. М., Клочков Н. Д., Тихонова Л. П. Фермент-зависимая модель полимиозита у мышей линии DBA/2. ДАН. Физиология.1999; 366 (2): 269-70.
  63. Listov M. V. Chemical defense in arthropoda and its probable role in evolution. I. Structure and function of defense glands. Entomological review. 1982; 61 (4): 126-40. Russian@@Листов М. В. Химическая защита у членистоногих и изменчивость организмов. I. Строение и функция защитныx желез членистоногих. Энтомол. обозр. 1982; 61 (4): 845-56.
  64. Listov M. V. Chemical defense in arthropoda and its probable role in evolution. II. Genetic activity of some component of defensive exudates of arthropods. Entomological review. 1983; 62 (4): 166-89. Russian@@Листов М. В. Химическая защита у членистоногих и изменчивость организмов. II. Генетическая активность соединений, входящих в состав защитных экссудатов членистоногих. Энтомол. обозр. 1983; 62 (4): 859-77.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Листов М.В., 2018

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).