«Поющими» бывают не только люди. Этиловый спирт – естественный побочный продукт ферментации сахаров, он присутствует в забродивших плодах и ягодах, служащих пищей для многих животных. Недавно ученые обнаружили насекомое – рекордсмена по устойчивости к этанолу, и выяснили механизмы такой высокой толерантности
Этиловый спирт образуется в перезрелых фруктах из углеводов под действием дрожжей рода Saccharomyces. Такие ферментированные продукты очень калорийны, и многие животные с удовольствием их потребляют, попутно получая дозу этанола. Помимо высокой энергетической ценности, спирт препятствует размножению патогенных бактерий. Есть даже «гипотеза пьяной обезьяны», согласно которой наши предки-приматы получили эволюционное преимущество, научившись употреблять в пищу забродившие плоды.
Обычно в переспелых фруктах содержится 4–5% этанола, но в результате естественной ферментации его уровень может вырасти вчетверо. При этом при потреблении продуктов с содержанием этанола выше 4% даже хорошо приспособленные к его действию организмы сталкиваются с такими последствиями, как проблемы с двигательной активностью.
Ученые из Тель-Авивского университета (Израиль) изучили действие алкоголя на крупных (размером до 3 см) общественных насекомых – восточных шершней, или восточных ос (Vespa orientalis), рацион которых богат подгнившими фруктами. В течение недели этим насекомым давали раствор сахарозы, либо чистый, либо с добавкой этанола в разном количестве, вплоть до 80% – как в самом крепком варианте культового австрийского рома Stroh. Контрольной группой служили медоносные пчелы.
Шершни оказались непривередливы в еде: при возможности выбора они не отдавали предпочтения какому-либо определенному раствору сахарозы. При этом, в отличие от пчел, у них практически не наблюдалось побочных эффектов от приема спиртосодержащих смесей. Даже когда уровень этанола в их пище достигал 80%, шершни несколько мгновений демонстрировали симптомы опьянения, но быстро возвращались к обычному поведению. Алкогольная диета не отразилась и на продолжительности жизни этих насекомых, тогда как пчелы, которым давали 80-процентный раствор спирта, погибали в течение суток.
Изучив механизмы устойчивости восточных шершней к алкоголю, ученые установили, что их геном несет несколько копий гена, кодирующего фермент алкогольдегидрогеназу, которая участвует в расщеплении алкоголя. И при использовании этанола, меченного изотопом углерода-13, выяснилось, что насекомые усваивают попавший в организм алкоголь гораздо быстрее пчел.
Дополнительные копии гена алкогольдегидрогеназы, вероятно, появились у восточных шершней вследствие их мутуалистических (взаимовыгодных симбиотических) отношений с ферментирующими дрожжами. Эти грибы обитают и даже размножаются в кишечнике шершней, используют их как «транспортное средство».
В результате такой адаптации восточные шершни способны безопасно потреблять дозы этилового спирта, которые в естественном виде в природе не встречаются. Изучение этого феномена, возможно, поможет в разработке методов лечения расстройств, связанных с употреблением алкоголя.
Публикации по теме:
Если пить – то зачем? Гипотеза «пьяной обезьяны»
Менделеев и водка: синергия науки и мифа