Пища, хранящаяся в теплых и влажных условиях, очень быстро заплесневеет и, таким образом, станет несъедобной или даже токсичной. Чтобы предотвратить это, мы используем холодильники и морозильники, а также различные другие методы сохранения. Животные не имеют таких технических приспособлений и поэтому нуждаются в поиске других способов сохранения пищи. Европейский пчелиный волк Philanthus triangulum, одиночный вид ос, самки которого охотятся на медоносных пчел, разработал успешный метод сохранения пищи. Самка берет до пяти медоносных пчел в свои расплодные ячейки, где они служат пищей для молодого пчелиного волка. Самки пчелиных волков предпочитают строить свои гнезда в освещенных солнцем и песчаных местах. Гнезда глубокие, поэтому в расплодных ячейках тепло и влажно. Такие условия благоприятны для развития личинок пчелиного волка; однако они также способствуют росту плесневых грибов. На самом деле пчелы, содержащиеся в таких условиях в лаборатории, обрастали плесенью в течение одного-трех дней. Удивительно, но риск образования плесени для пчел был намного ниже в гнездах пчелиных волков, так что большинство личинок пчелиного волка смогли закончить свое восьми-десятидневное развитие, пока они не прядут кокон..
Исследователи из Университета Регенсбурга и Университета Иоганна Гутенберга в Майнце (ранее в Институте химической экологии им. не плесневеет. «Вскоре после откладывания яиц расплод пчелиных волков поразительно пахнет «бассейном». Этот запах исходит от самого яйца», - объясняет профессор, доктор Эрхард Штром, руководитель и главный автор исследования. представляет собой оксид азота (NO). Яйца производят оксид азота в больших количествах и выделяют его в воздух, где он реагирует с атмосферным кислородом с образованием диоксида азота (NO2). 2 концентрации в клетках расплода превышают как пределы профессионального воздействия NO и NO2, так и максимально допустимые значения ЕС в городах.
И NO, и NO2 очень реакционноспособны и обладают сильным окислительным действием. Поэтому неудивительно, что высокие концентрации газов убивают плесневые грибки. Но как яйца пчелиного волка могут синтезировать такое количество NO? Ученые предполагают, что тот факт, что NO играет чрезвычайно важную роль во многих биохимических процессах практически у всех организмов от бактерий до млекопитающих, является важнейшей предпосылкой эволюции этих механизмов. В малых дозах и благодаря высокой диффузии и реакционной способности NO действует как сигнальная молекула и участвует, например, в регуляции кровяного давления и в процессах развития. Более высокие концентрации используются многими животными в качестве иммунного ответа для уничтожения патогенов. Хотя яйца пчелиного волка производят огромное количество NO, они используют те же ферменты, NO-синтазы, которые используются и другими организмами. Кроме того, ответственный ген NO-синтазы у пчелиных волков не имеет особых характеристик. Однако исследователи обнаружили модификацию трансляции гена в белок, которая может быть ответственна за необычно высокую скорость синтеза NO в яйцах пчелиного волка. «Из-за так называемого альтернативного сплайсинга у фермента в яйцах пчелиного волка отсутствует сегмент, который может отвечать за регуляцию. Это могло привести к значительному увеличению активности фермента», - говорит доктор Тобиас Энгл, второй главный автор публикации..
Использование реактивных газов для борьбы с плесенью в продуктах питания значительно улучшило выживаемость потомства пчелиного волка и представляет собой ключевое изобретение с точки зрения эволюции. Этот новый защитный механизм против микроорганизмов является захватывающим примером того, как существующие процессы модифицируются в ходе эволюции таким образом, что возникают совершенно новые функции. Открытие NO в качестве ключевого компонента защиты от плесневых грибков расширяет спектр естественных антимикробных стратегий и добавляет неожиданный и интригующий аспект в наше понимание этой биологически важной молекулы.
Самым удивительным аспектом стратегии защиты яиц пчелиного волка является тот факт, что яйца, очевидно, способны выжить в чрезвычайно токсичных условиях, которые они сами создают. Какой механизм задействуют яйца, является предметом текущих исследований. Результаты могут быть интересны не только для фундаментальных исследований, но и для возможного применения в медицине. Вредное перепроизводство NO также может быть результатом некоторых заболеваний или острых инфекций. Механизмы, которые яйца пчелиных волков используют для защиты от NO, могут помочь найти новые терапевтические подходы.