Восточные шершни выстояли под высокими дозами алкоголя

Ученые из Израиля обнаружили, что хроническое потребление высоких доз алкоголя не влияет на выживаемость восточных шершней. Насекомых поили спиртовым раствором сахарозы, который содержал до 80 процентов этанола, в течение недели, и это не снизило их продолжительность жизни. Способность шершней быстро метаболизировать этанол исследователи связали с наличием у них нескольких копий гена алкогольдегидрогеназы. Результаты опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Многие животные регулярно потребляют этанол в низких концентрациях, поскольку он содержится в нектарах и фруктах. В результате у некоторых животных возникает влечение к алкоголю. На этом основана гипотеза «пьяной обезьяны», согласно которой человеческое пристрастие к алкоголю связано с любовью древних гоминид к таким фруктам. Однако даже на животных, приспособленных к этому, этанол в концентрациях выше четырех процентов действует неблагоприятно. В лучшем случае употребление этанола приведет к нарушениям поведения, а в худшем — к смерти.

София Бушебти (Sofia Bouchebti) и ее коллеги из Тель-Авивского университета исследовали, как восточные шершни (Vespa orientalis), регулярно потребляющие этанол в естественной среде, метаболизируют его. В течение недели они давали насекомым раствор сахарозы, который либо не содержал спирта, либо содержал его в разной концентрации — от 1 до 80 процентов. Одновременно они поили такими растворами медоносных пчел, чтобы сравнить реакции.

Даже самые высокие концентрации этанола не влияли на выживаемость шершней, их строительное и агрессивное поведение. Продолжительность жизни шершней, которые неделю питались раствором сахарозы, содержащим 80 процентов спирта, была такой же, как у тех, кто питался водным раствором сахарозы. Шершням, казалось, было все равно, что пить — они не отдавали предпочтения ни раствору сахарозы, ни спиртовому раствору, когда им предлагали выбрать. В то же время медоносные пчелы погибали в течение суток, когда пили 80-процентный спиртовый раствор сахарозы.

Чтобы выяснить, насколько быстро и эффективно шершни метаболизируют этанол, ученые поили их изотопно-меченым раствором этанола. Таким же раствором поили медоносных пчел. Шершни усваивали этанол быстрее, причем скорость различалась в зависимости от касты: самый высокий уровень метаболизма демонстрировали рабочие особи. После семи дней такой диеты ученые измерили уровень меченого углерода в тканях насекомых. Меченые атомы были во всех исследуемых тканях: в мозге, мышцах и в наибольшем количестве в жировом теле, которое у насекомых служит аналогом печени млекопитающих.

Ученые предположили, что устойчивость шершней к алкоголю может объясняться дупликацией генов, которые кодируют ферменты, участвующие в метаболизме этанола. Поскольку геном V. orientalis полностью не секвенирован, они проанализировали геномы других представителей рода Vespa и обнаружили у них от двух до четырех копий гена алкогольдегидрогеназы (NADP+). По две копии гена исследователи обнаружили у представителей близкого рода Dolichovespula, причем у всех видов они находились на одной и той же хромосоме. Это предполагает, что дупликация произошла в предковой линии. В имеющемся транскриптоме V. orientalis ученые нашли два транскрипта алкогольдегидрогеназы.

Эта работа представляет собой первый отчет о животном, которое способно эффективно и безопасно утилизировать высокие дозы этанола, которые не встречаются в естественной среде. В природе концентрация этанола в нектаре может достигать четырех процентов, а в спелых фруктах — восьми. Максимальная концентрация этанола, достижимая при естественной ферментации, составляет 20 процентов, поскольку при более высоких дрожжи не выживают. Возможно, высокая переносимость этанола шершнями связана с их совместной эволюцией с дрожжами, которые могут жить и размножаться в пищеварительной системе социальных ос, к которым относятся шершни.

Ранее ученые выяснили, что среди млекопитающих наибольшей устойчивостью к алкоголю могут похвастаться приматы и летучие мыши — активность их алкогольдегидрогеназы 7 оказалась выше, чем у других видов.