Саранча истребляет от счастья

За превращение в стайную саранчу отвечает гормон счастья

Под действем «гормона счастья» – серотонина, контролирующего в нашем организме настроение, саранча собирается в многомиллионные стаи и отправляется на поиски пропитания, заканчивающиеся уничтожением растительности на сотнях и тысячах квадратных километров.

Непродолжительные моменты счастья преображают даже самых серьезных людей, но улыбка до ушей со временем сходит с лица и слёзы перестают литься. А вот у саранчи тот же самый «гормон счастья» – серотонин, который контролирует перемены нашего настроения, запускает необратимые превращения. Как продемонстрировал Стивен Роджерс из Оксфордского университета и его коллеги-энтомологи, именно

кратковременное повышение серотонина в нервных сплетениях одиноких акрид заставляет их превращаться в больших, активных, пожирающих всё на своем пути насекомых.

Девятая казнь египетская представляет интерес не только для историков религии: до сих пор она остается проблемой для сельского хозяйства Китая, Африки и Австралии. Среди последних нашествий – шестикилометровая стая пустынной саранчи, поразившая Австралию.

Долгое время ученые не могли понять, откуда берутся миллионы желто-черных прямокрылых, безостановочно движущихся в поисках пищи, ведь стаи буквально возникали «ниоткуда». Оказалось, что это тот же самый вид, что и привычная пустынная саранча Schistocerca gregaria, последняя стадия личинки которой ничем не выделяется из окружающей среды: небольшие бледно-зеленые особи скромно, а главное — одиноко «сидят в траве», редко собираясь больше трёх-четырех на одну сотку земли.

Но стоит им собраться вместе, как начинаются ужасные превращения: вырастают мышцы, удлиняются крылья, скромный зеленый цвет меняется на агрессивный желто-черный.

Обычно «сборы» происходят в период засухи, когда даже одинокие формы вынуждены мигрировать в своеобразные оазисы, где осталось хоть немного пищи. А уже формирующиеся там стаи отправляются в дальнейшее путешествие в поисках пищи и лучшего места обитания – если не для себя, то, по крайней мере, для своих потомков.

Роджерс, один из соавторов опубликованной в Science работы, долгое время изучал вышеописанные превращения и пришёл к выводу, что их запускает тесный контакт – запах и внешний вид сородичей: максимального из воспроизводимых в лаборатории эффектов можно добиться за счет «тесноты».

На саранчу механический контакт действует совершенно противоположным образом, чем на пассажиров метров час пик: в их нервных сплетениях менее, чем на сутки возрастает концентрация серотонина, запускающего последующие изменения.

Представьте себе: примерно час давки – и целые сутки счастья.

Серотонин, или 5-гидрокситриптамин

важный нейромедиатор и гормон. По химическому строению серотонин относится к классу триптаминов. Образуется из аминокислоты триптофана путём её последовательного 5-гидроксилирования.

Серотонин – вещество, являющееся химическим передатчиком импульсов между нервными клетками человеческого мозга и контролирующее аппетит, сон, настроение и эмоции человека. Серотонин играет роль нейромедиатора в центральной нервной системе. Большое количество серотонинергических нейронов найдено в лимбической системе, в гипоталамусе, в триггерной зоне и многих других местах центральной нервной системы.

Серотонин наряду с дофамином играет важную роль в механизмах гипоталамической регуляции гормональной функции гипофиза. Стимуляция серотонинергических путей, связывающих гипоталамус с гипофизом, вызывает увеличение секреции пролактина и некоторых других гормонов передней доли гипофиза – действие, противоположное эффектам стимуляции дофаминергических путей.

В эпифизе серотонин является предшественником мелатонина, образующегося под действием фермента эпифиза ААНАТ и играющего важнейшую роль в регуляции циркадного ритма.

Серотонин также играет важную роль в процессах свёртывания крови. Тромбоциты крови содержат значительные количества серотонина и обладают способностью захватывать и накапливать серотонин из плазмы крови. Серотонин повышает функциональную активность тромбоцитов и их склонность к агрегации и образованию тромбов. Стимулируя специфические серотониновые рецепторы в печени, серотонин вызывает увеличение синтеза печенью факторов свёртывания крови. Выделение серотонина из повреждённых тканей является одним из механизмов обеспечения свёртывания крови по месту повреждения.

Серотонин один из важных медиаторов аллергии и воспаления. Он повышает проницаемость сосудов, усиливает хемотаксис и миграцию лейкоцитов в очаг воспаления, увеличивает содержание эозинофилов в крови, усиливает дегрануляцию тучных клеток и высвобождение других медиаторов аллергии и воспаления. Местное (например, внутримышечное) введение экзогенного серотонина вызывает сильную боль в месте введения. Предположительно серотонин наряду с гистамином и простагландинами, раздражая рецепторы в тканях, играет роль в возникновении болевой импульсации из места повреждения или воспаления.

Также большое количество серотонина производится в кишечнике. Серотонин играет важную роль в регуляции моторики и секреции в желудочно-кишечном тракте, усиливая его перистальтику и секреторную активность. Кроме того, серотонин играет роль фактора роста для некоторых видов симбиотических микроорганизмов, усиливает бактериальный метаболизм в толстой кишке. Сами бактерии толстой кишки также вносят некоторый вклад в секрецию серотонина кишечником, поскольку многие виды симбиотических бактерий обладают способностью декарбоксилировать триптофан. При дисбактериозе и ряде других заболеваний толстой кишки продукция серотонина кишечником значительно снижается.

Массивное высвобождение серотонина из погибающих клеток слизистой желудка и кишечника при воздействии цитотоксических химиопрепаратов является одной из причин возникновения тошноты и рвоты, диареи при химиотерапии злокачественных опухолей. Аналогичное состояние бывает при некоторых злокачественных опухолях, эктопически продуцирующих серотонин.

Большое содержание серотонина также отмечается в матке. Серотонин играет роль в паракринной регуляции сократимости матки и маточных труб и в координации родов. Продукция серотонина в миометрии возрастает за несколько часов или дней до родов и ещё больше увеличивается непосредственно в процессе родов. Также серотонин вовлечён в процесс овуляции – содержание серотонина (и ряда других биологически активных веществ) в фолликулярной жидкости увеличивается непосредственно перед разрывом фолликула, что, по-видимому, приводит к увеличению внутрифолликулярного давления.

Серотонин участвует в регуляции сосудистого тонуса, вызывает спазм сосудов. Нарушение серотонинергической регуляции сосудистого тонуса является, по-видимому, одной из причин мигрени.

Серотонин часто называют «гормоном счастья», он вырабатывается в организме в моменты экстаза, его уровень повышается во время эйфории и понижается во время депрессии. Серотонин вырабатывается шишковидной железой из незаменимой аминокислоты триптофана. Для выработки серотонина обязательно нужен ультрафиолет, недостаток ультрафиолета в зимнее время года и является причиной столь распространенной сезонной депрессии.

На уровень серотонина в организме можно влиять с помощью физических упражнений, изменения ритма и глубины дыхания, диетами, натуральными и химическими лекарственными препаратами.

Для того чтобы вырабатывался серотонин, кроме триптофана, в организм обязательно должна поступать глюкоза. Она стимулирует повышенный выход инсулина в кровь, который дает команду основным аминокислотам уйти из кровяного русла в депо, и триптофану освобождается дорога через гематоэнцефалический барьер (преграда, защищающая мозг от веществ, поступающих из кровеносной системы) в мозг на выработку серотонина.

Серотонин «руководит» очень многими функциями в организме. Например, очень интересны исследования его влияния на проявление боли. Доктором Виллисом доказано, что при снижении серотонина повышается чувствительность болевой системы организма, то есть даже самое слабое раздражение отзывается сильной болью.

Серотонин оказывает значительное влияние на процессы возбуждения и торможения в системе половых органов. Например, увеличение концентрации серотонина у мужчин задерживает наступление эякуляции. Для того чтобы повысить уровень серотонина в плазме крови, и соответственно, в центральной нервной системе, используются ингибиторы обратного захвата серотонина.

Конечно, счастье — понятие относительное, и саранча, роль головного мозга у которой выполняет окологлоточное сплетение, подобных эмоций может и не испытывать. Кроме того, в организме насекомых работают свои собственные нейромедиаторы, например, октопамин, своеобразный антагонист серотонина, повышающий агрессивность и «индивидуализацию».

Поскольку «гормон счастья» и его превращения в организме животных хорошо изучены фармакологами, то с доказательством его роли проблем не возникло: в таких же агрессивных чёрно-жёлтых монстров зеленые личинки саранчи превращались и под действием веществ-предшественников серотонина, и под действием его аналогов (вроде тех, что используются в качестве антидепрессантов). Ингибиторы образования серотонина, напротив, тормозили превращение, но только в том случае, если их вводили в первые часы после физического возбуждения.

Впрочем, по признанию самих авторов, всё это вряд ли поможет в борьбе с нашествиями насекомых – запущенный процесс уже не остановить и, тем более, не повернуть вспять. Лучшим средством от полчища саранчи по-прежнему остаются тонны инсектицидов.