Защитные вещества медоносных пчёл, С. А. Поправко

ЗАГАДОЧНЫЙ МИР ПЧЕЛ (ВМЕСТО ПРЕДИСЛОВИЯ)

Медоносную пчелу считают одомашненным животным, хотя, появившись на Земле гораздо раньше человека, она практически не подверглась его влиянию. Дикие пчелы, почти уже не встречающиеся в наших лесах, и культурные, одомашненные, неразличимы. Пчелы терпимо относятся к человеку и, посаженные в ульи рядом с его жилищем, обычно не слетают в лес. Такое поведение весьма загадочно, ведь хозяин, казалось бы, не делает ничего полезного для своих питомцев. Напротив, подвергает их всевозможным испытаниям: беспокоит летом, а иногда и зимой, отбирает запасы меда, бесконечно совершенствуя технику пчеловождения, то разъединяет, то объединяет семьи, пересаживает в ульи всевозможных конструкций, «выдаивает» от них не только мед, но и…яд, маточное молочко (по 0,5 кг с улья!). Нашлось применение и прополису, ставшему новой «панацеей» в нашем мире, из которого так и не уходят болезни.

  
Медоносную пчелу считают одомашненным животным

Пчеловоды произвольно меняют маток, уничтожают личинок и куколок трутней, считая их «дармоедами», наконец, по своему желанию перевозят ульи на всех видах транспорта и устанавливают на новых местах в надежде получить еще не виданные медосборы.

И пчелы, не огороженные забором, не посаженные на цепь, не запертые в сараи, абсолютно не нуждающиеся в заботе человека, так как пищу и воду «умеют» прекрасно добывать сами, все это терпят, хотя могут, образовав рой, сняться и стремительно исчезнуть в любом направлении.

Эта удивительная терпимость пчел к человеку, ежегодно снимающему с них обильную медовую дань, по-видимому, и создала у него иллюзию их одомашненности. Однако достаточно найти даже в самом глухом лесу дупло с дикими пчелами и пересадить из него пчел в улей на непривычные для них рамки, как они все равно проявят удивительную покладистость, приживутся и будут спокойно выдерживать отнюдь не легкий надзор пчеловода и с каждым годом все более основательные поборы.

В чем же дело? В неспособности ли пчел покинуть свое потомство - личинок и куколок - или в особой «миссии» пчелы, еще не осознанной человеком из-за его довольно путаных отношений с живой природой? Так это или иначе, но неоспоримо одно: медоносные пчелы занимают действительно необычное положение в мире живых существ.

Их видовой состав крайне небогат - всего четыре вида (собственно медоносная, известная каждому, и три другие, обитающие в Юго-Восточной Азии). Вероятно, существовало какое-то препятствие, затруднившее на ранних этапах эволюцию пчелы и ее расселение по земному шару. Целые континенты с богатейшим набором животных и растений - такие, как Америка, Австралия, не знали медоносных пчел вплоть до их завоза туда европейцами.

Не в том ли дело, что отношения пчел с окружающим миром, где каждый «кого-то ест», основаны на совершенно ином принципе. Пчела никому не наносит ущерба, никому не причиняет вреда, никого не ест, наоборот, сама служит домом и пищей немалому числу паразитов, да и человек не избежал соблазна систематически отбирать ее кормовые запасы.

Пищу пчел - нектар и пыльцу - можно назвать добровольной данью растения, благоухающей платой за содействие в самом главном и сокровенном для вида - переносе пыльцевого зернышка, которое вызовет к жизни новое, возможно, еще более гармоничное поколение.

Эти удивительные отношения сотрудничества, вероятно, и порождают ту непередаваемую атмосферу одновременно труда и покоя, поэзии и деловитости, которая окружает человека, попавшего на пасеку.

  
Они ждут нашего внимания

Мы создаем искусственные сложные системы, разрабатываем теорию «игр», чтобы научиться все более эффективно управлять своим обществом, но не можем не поражаться тому, как управляется лучшая живая модель общества - семья пчел, достигшая эволюционного равновесия миллионы лет назад. Достойно восхищения и то, как пчелам удалось «решить» множество других проблем, связанных с общественным укладом жизни в условиях крайне ограниченного пространства. Например, проблему хранения больших запасов углеводистого и белкового корма, их защиты от микрофлоры и вредителей.

Пытаясь объяснить удивительные явления в жизни этих насекомых, мы часто используем термин «инстинкт», но и он, к сожалению, лишь означает еще непознанный механизм, а потому просто красиво прикрывает очередную брешь в наших знаниях.

Человека, которому посчастливилось более близко наблюдать либо изучать жизнь общественных насекомых, не покидает острое ощущение того, что мы еще недостаточно глубоко проникли в мир шестиногих тружеников, хотя и встречаем их повсюду: редкий участок суши не обследуется ежедневно муравьями, редкий цветок ускользает от внимания пчелы.

Понять и прочесть их язык, расшифровать тонкости замысловатых химических технологий изготовления таких чудодейственных продуктов, как мед, перга, познать пути управления аппаратом наследственности и сроком самой жизни, найти ключи к гармонизации труда всего сообщества - нелегкая, но благодарная задача исследователя. Пока таких исследователей еще немного, однако объект чрезвычайно интересен и многообещающ. Внимание человека к медоносной пчеле окупится сторицей: не только медом, воском и другими продуктами, но и, возможно, новыми взглядами на природу, не исключено, что и на самого себя.

ГЕРОНТОЛОГИЧЕСКАЯ СЛУЖБА У ПЧЕЛ

ДОЛГОЖИТЕЛИ В УЛЬЕ

( Заветы средневековья. - Красота на службе эволюции. - О чем говорят цифры? )

На симпозиуме по апитерапии ( Апитерапия - лечение пчелиным ядом и другими продуктами пчеловодства ) в Испании в 1974 году известный испанский исследователь медоносных пчел профессор Г. Фолч процитировал средневековый трактат, в котором утверждалось, что выполнение четырех обязательных условий рождает чудо. «Смотри, - поучал трактат, - на струящуюся воду, трепещущую зелень листьев, любуйся прекрасным лицом и пей пчелиный мед». Под «чудом» автор трактата понимал особую ясность и крепость духа, здоровье, вдохновенную сосредоточенность, склонность к прозрению высоких истин. Так, уже в средневековье центральной категории эстетики - прекрасному - отводилась немалая роль в укреплении и сбережении здоровья человека.

  
Долгожители в улье

Впрочем, разве появился бы человек раньше цветочного обрамления земли и развилась бы его утонченная психика в условиях однообразных форм и красок? Мы всегда страдаем, когда оказываемся среди унылого однообразия построек, воздвигаемых собственными руками, опустошенной и изуродованной земли, и безотчетно стремимся к гармонии линий и цвета, ритмическим звукам, композициям приятно пахнущих веществ.

Пчелы старше нас, людей, и больше, чем другие насекомые, «потрудились» над внешним оформлением мира, результатом чего и явилось чудо эволюции - цветы.

Почему же в трактате к важной роли совершенных форм и ритмов относится еще и пища - мед? Неужто пища пчел так же гармонизирована, как и их постройки и танцы, цветы нектароносных растений, но, очевидно, уже на ином, химическом уровне?

Мед как пища не был создан для человека, но царь природы приобщился к нему в очень отдаленные времена, и с тех пор за медом сохраняется стойкая репутация средства, способствующего восстановлению психического и физического здоровья людей.

В чем же исток этого не поколебленного тысячелетиями мнения?

С химической точки зрения мед представляет собой переработанный нектар растений, само же слово «нектар» в переводе с греческого означает «напиток богов», а он, согласно легенде, даровал бессмертие.

  
Нектар - напиток богов

Как же сказывается постоянное потребление нектара и меда на пчелах, а также на обслуживающем их человеке? О пчеловодах сложилось стойкое мнение, что они и живут подольше, и болеют пореже, чем люди других профессий. Если мы па минуту примем «указания» упомянутого выше трактата, то увидим, что пчеловод выполняет постоянно по крайней мере два условия, порождающие «чудо»: любуется растениями, причем наиболее совершенной их частью - цветами, и, конечно, в том или ином виде ест мед. Пчеловоду «везет» и в другом - обычно он размещает свои пасеки возле ручьев и речек, невольно следуя и третьему условию - смотреть на текущую воду. Так, ухаживающий за пчелами человек благодаря своей профессии находится в постоянном контакте с дарующими силами природы.

Академик Н. В. Цицин, заинтересовавшись факторами, укрепляющими здоровье пчеловодов, высказал свои соображения в журнале «Наука и жизнь». По его мнению, весь секрет в том, что пчеловоды систематически потребляют пыльцу.

Пыльца растений, превращенная пчелами в пергу, - непременный продукт пчеловодства, в небольших количествах она постоянно присутствует и в меде. В улье легко встретить целые участки сотов, сплошь заполненные этим кормом. Действительно, данные науки подтверждают, что пыльца обладает многими необычными биологическими свойствами и ее положительное влияние на здоровье неоспоримо.

На самих же пчел продукты их жизнедеятельности влияют самым чудодейственным образом. Оказалось, что пчелы способны регулировать продолжительность своей жизни.

Пчелиный век отдельной рабочей особи летом совсем недолог: 5-7 недель. Надо сказать, что на этот срок прямо не влияет интенсивность внутриульевых работ. К такому выводу я пришел, сделав расчет по формуле, которую вывел для анализа факторов наивысшей продуктивности семей пчел («Пчеловодство», 1980, №7). Формула позволяет определить среднюю продолжительность жизни отдельной пчелы в улье как функцию двух других параметров - общей численности семьи и среднесуточной яйценоскости ее матки.

Все эти величины оказались связанными между собой. Если обозначить буквой А - общую численность семьи пчел, Я - среднесуточную яйценоскость ее матки, а П - среднюю продолжительность жизни пчел, то общую численность семьи можно выразить, как А = Я×П, то есть произведение среднесуточной яйценоскости матки на среднюю продолжительность жизни пчел. Последняя, в свою очередь, определяется через два других параметра: П = А/Я.

Выведение этой формулы позволило вовлечь в анализ обширный опубликованный материал, поскольку и численность семьи пчел, и яйценоскость матки - обычно замеряемые параметры во всех исследованиях, связанных с практикой и теорией пчеловодства.

После анализа данных, полученных многими исследователями в разные годы, мне удалось установить довольно неожиданный факт:  средняя продолжительность жизни летних пчел вне зависимости от породы и степени загруженности семьи колеблется в крайне незначительных пределах - между 37 и 40 днями .

Даже в тех семьях, которые из-за отсутствия взятка не вели работ ни по строительству новых сотов, ни по переработке нектара в мед, продолжительность жизни пчел не возрастала. На практике это создавало проблему наращивания особо сильных продуктивных семей к медосбору, поскольку, достигнув определенного потолка численности, семьи дальше уже не росли.

Известный исследователь экологии медоносных пчел А. М. Ковалев назвал эту фазу в развитии семьи «мираж роста»: дальнейшее увеличение живой массы на каком-то уровне уравновешивается высокой смертностью ранее рожденных поколений.

Однако для каждой пчелиной семьи наступают определенные моменты, когда срок жизни, отведенный летней пчеле, резко увеличивается. Прежде всего так бывает в семье, лишенной матки. Если пчел пометить специальной краской и вести систематический учет меченых, то через некоторое время без труда можно будет обнаружить особей, проживших по 150-200 дней и больше, то есть практически в 5-6 раз дольше обычного летнего срока.

Удлиняется жизнь пчел и в семье, настроившейся роиться, но самое главное и интересное - в семье, которая готовится к зимовке. В средней полосе нашей страны она длится полгода, и летние пчелы, сохранив и зимой свою «короткоживучесть», через полтора месяца все бы вымерли. Пчелиный род исчез бы с лица земли в первую зиму, оставив нас без меда, пыльцы и других чудесных продуктов. К счастью, этого не происходит, и улей, весной выставленный из зимовника или освободившийся от снега, немедленно подтвердит жизнеспособность своих обитателей, высыпающих на леток в ответ на малейшее постукивание по стенкам их жилища.

Пчелы, идущие в зиму, проживают 6-7 суровых месяцев и еще целый месяц вовсю трудятся на благо колонии. Выходит, зимние пчелы оказываются в 5-7 раз долговечнее летних.

Овладей человек аналогичным механизмом, он смог бы продлить свою жизнь до 350-400 лет при условии расчета, основанного на том, что летняя 40-дневная Жизнь пчелы - норма, а зимняя 200-дневная - особое «достижение». Отметим пока как факт большую продолжительность жизни зимних пчел и постараемся понять, почему они живут столь долго, а летние «сгорают» в течение каких-нибудь 40 дней, так зачастую и не встретив своего хозяина-пчеловода?

Можно, конечно, предположить, что пчелы кормят своих осенних сестер, когда те находятся в личиночной стадии, какой-то особой пищей, которая и вызывает «чудо долголетия».

Но дело, оказывается, не только в пище… Если семья, например, утратит матку еще задолго до осени и не может вырастить по этой причине нового «специального» поколения зимних пчел, она все равно способна нормально перезимовать.

Тут, уж, действительно, есть чему удивиться: обреченные на короткую, практически месячную жизнь летние пчелы, пробыв некоторое время в улье, готовящемся к зимовке, как в волшебной сказке, обретают способность жить в несколько раз дольше.

Чтобы лучше понять этот феномен, ученые решили вновь прибегнуть к краске и, пометив пчел с разным исходным возрастом, стали наблюдать за их дальнейшей судьбой в семье. Результаты были ошеломляющими:  вне зависимости от исходного возраста и, следовательно, от степени предварительной изношенности, все пчелы обретали способность прожить большой срок.

Неужто пчелы владеют секретом «живой воды», полностью обновляющей организм, когда нет возможности вырастить новых «свежих» пчел?

Приходится признаться, что мы еще не в состоянии ответить на все вопросы, связанные с этой, естественно, очень интригующей человека темой. Нам придется лишь очертить тот круг известного, внутри которого следует искать причины столь сказочных перевоплощений.

Обратимся к опытам знаменитой швейцарской исследовательницы биологии пчел Анны Маурицио (1955), которая внесла чрезвычайно большой вклад в выяснение этого вопроса. Маурицио усмотрела четкую зависимость в семьях медоносных пчел:  продолжительность жизни особей всегда резко сокращается, когда они заняты интенсивным кормлением личинок и связанным с этим продуцированием молочка, и возрастает в отсутствие этих работ . Однако требуется соблюдение одного важного условия: обильного снабжения семьи белковым кормом - пыльцой. Итак, снова пыльца.

Приходится вновь отдать должное и мыслям академика Н. В. Цицина и, возможно, вспомнить легендарного пустынника, питавшегося только цветочной пыльцой. Согласно преданию, он также был долгожителем-рекордсменом.

  
Пустынник ел только пыльцу и прожил очень долго

Можно, конечно, допустить, что пчелы, переваривая разнокачественную по составу пыльцу в сравнительно унифицированное по содержанию главных пищевых компонентов молочко, несут повышенную метаболическую ( Метаболизм - обмен веществ в организме ) нагрузку и поэтому быстро изнашиваются.

Однако сама по себе интенсивность обмена в семье пчел, по-видимому, далеко не всегда имеет решающее значение. Об этом свидетельствуют многие факты, в том числе и тот, что в предосеннее время семья способна поднять потолок жизни всех своих особей вне зависимости от календарного срока их ранее прожитой жизни.

Наблюдательные пчеловоды, правда, считают, что пчелы проводят браковку членов своей колонии. На прилетных досках можно видеть пчел, упорно изгоняющих из улья мелких или уродливых особей. Но эти отдельные события, конечно, не меняют общей картины.

Маурицио, высказывая предположение о том, что обильное кормление пыльцой приостанавливает деградационные процессы в организме пчел, не объясняет, однако, почему семья не блокирует эти неблагоприятные процессы и в летнее время при изобилии пыльцы. А как бы возросла эффективность ее медособирательной деятельности!

Пытаясь понять причину этих явлений, обратим внимание на фактор, часто упускаемый из виду исследователями, - на значение температуры в гнезде. И в безматочной семье, и в семье, готовящейся к зимовке, прекращается выведение расплода, что всегда снижает температуру с 34-35 до 25^оС и ниже.

Из законов физической химии известно, что любое падение температуры на 10^оС уменьшает скорость химических реакций в 2-3 раза.

Снижением температуры гнезда, видимо, и можно объяснить резкую разницу в сроках жизни пчел нормальных семей (с маткой), выращивающих расплод, и безматочных.

Действительно, и в семьях, готовящихся к роению, где также наблюдается эффект удлинения жизни, пчелы будущего роя словно бы стремятся уйти от особо прогретых мест улья, повисая гроздьями в его более прохладных местах: в низу сотов, по краям рамок, выкучиваясь из летка и т. д. При этом снижается интенсивность обменных процессов и, как результат этого, увеличивается срок их жизни, что так важно при устройстве на новом месте. Очевидно, следует говорить не об удлинении жизни пчел осенью, а об ее укорочении летом.

Вернемся к истокам эволюции семьи пчел. Личинки близких к медоносной пчеле насекомых, сохранивших одиночный образ жизни, например коллет, развиваются при температуре окружающей среды. Развитие идет гораздо медленнее, чем у пчел: только для прохождения стадии личинки коллетам требуется около месяца. Пчелиная же личинка заканчивает свой рост невероятно быстро: в 6 дней, а личинка матки - в 5 дней, увеличиваясь за это время в размерах в 1500 раз!

Интенсификация выращивания расплода в семье доведена до предела: каждая пчела «изготавливается» лишь за 21 день, а матки еще быстрее - за 16-16,5 дня (табл. 1).

  
Таблица 1. Продолжительность стадий развития рабочей пчелы матки и трутня(дней)

Прекращая выращивать расплод, пчелы в первую очередь снижают температуру в гнезде. Одновременно замедляются процессы обмена веществ, и пчелы вновь обретают большую продолжительность жизни.

В этом, очевидно, и состоит главный экологический «расчет» холоднокровных: быть в деятельном состоянии, когда активна природа, и сберегать энергию, когда внешняя температура низка. Взятая отдельно пчела-холоднокровное насекомое, но она вышла из определенного круга подчиненности условиям внешней среды. Способность регулировать температуру в гнезде - великое эволюционное завоевание общественных пчел - проявляется в группах, состоящих всего из 20-30 особей. Обретя способность выращивать личинки вне зависимости от температуры окружающей среды, пчела освоила богатейшую экологическую «пишу», то есть вступила в наиболее благоприятные для себя отношения с природой. Семья разжигает свою «расплодную печку» уже в конце зимовки, когда медоносные растения так же, как и их опылители-одиночки еще покоятся под толстым слоем снега. К наступлению периода цветения пчелы бывают уже полностью подготовлены и успевают не только обновить состав своей семьи, но и размножиться роями и создать солидные запасы корма для будущей зимовки.

Цена за обретенную некоторую независимость семьи оказалась немалой для отдельных ее членов, сгорающих летом в «метаболическом котле» за каких-нибудь 35-40 дней. В какой-то степени освободившись от влияния внешних факторов, пчелы нашли ключи и к преодолению более трудных внутренних метаболических барьеров. Нам еще предстоит подойти к пониманию, какими путями семье удается вернуть физиологическую молодость в осеннее время всем особям: и только что родившимся, и много поработавшим. Сама по себе низкая температура не может нивелировать исходные различия в возрасте и, следовательно, степени изношенности, однако в реальной семье каждая пчела обретает равную вероятность дожить до весны независимо от того, родилась ли она в июле или на два месяца позже. И еще: если установлено, что пчелы быстрее «сгорают» в подогретом до 35^оС гнезде, то почему же это правило не распространяется на маток и трутней?

Следовательно, приходится признать, что эффект «живой воды» в семье пчел все равно есть.

ГДЕ ИСКАТЬ «ЭЛИКСИР ЖИЗНИ»?

( Матка-рекордистка. - «Королевская» пища и гормоны. - Права и обязанности обитателей улья. )

Матка по сравнению с пчелами - практически бессмертное существо. Если пчела в активный сезон живет немногим более месяца, то матка способна прожить 4-5 и даже больше лет. Я на своей пасеке наблюдал матку, возраст которой достиг 7 лет, но она все еще продолжала устраивать пчел, и лишь на восьмом году жизни после очередной благополучной перезимовки моя рекордистка затерялась во время роения, так и не замененная пчелами на более молодую.

О таких долгожителях среди пчелиного племени пчеловоды время от времени сообщают в печати. Внешне старую матку отличает несколько более обвисшее брюшко, слегка потемневший хитин, большая медлительность, хотя в период роения она способна сбросить лишнюю массу, обрести подвижность и взмыть с роем в воздух в поисках нового жилища.

Шести-семилетняя матка живет в 50-60 раз дольше своих соплеменниц, имеющих  ту же, что и она, генетическую природу, выращенная из такого же яйца, что и любая рядовая обитательница улья . При этом нельзя сказать, что матка бездельница, наоборот, метаболическая нагрузка на нее чрезвычайно велика: в разгар яйцекладки родоначальница семьи откладывает в сутки до 2-3 тысяч яиц, общая масса которых в 2-3 раза превышает ее собственную. Что же сохраняет вечную молодость пчелиной матке и где искать эликсир, удлиняющий ее жизнь до фантастических пределов?

Если представить себе на минуту, что человек раскрыл секрет чудодейственного напитка и изготовил подобный для себя, то он также сможет регулировать срок своей жизни и избавиться от многих болезней пожилого и старческого возраста.

Но вернемся от фантастики к реальности и присмотримся к пище пчел. Оказывается, она не для всех особей одинакова. Лишь первые три дня жизни личинки пчелы и матки питаются молочком пчел-кормилиц, с четвертого же дня, когда начинается дифференциация личипок, матку продолжают кормить избытком молочка, а будущих рабочих пчел переводят на менее изысканный рацион - смесь меда и пыльцы.

В конечном счете именно качество корма и обусловливает появление в семье двух различных особей, развившихся из совершенно одинаковых яиц. Матка получает с молочком полноценный набор питательных веществ. Лишь белка в нем содержится в пересчете на сухое вещество до 40-45%, свободных аминокислот - 20, углеводов - 20 и жиров - 13-15%. В нем есть все незаменимые аминокислоты, витамины, соли и т. д. Маточное молочко по составу, очевидно, близко к идеальной для организма пище, поэтому даже «сверхметаболические» затраты матки на ежеминутное откладывание яиц быстро восстанавливаются. Значит, основной метаболический «удар» принимают на себя пчелы-кормилицы, вынужденные проводить сложную химическую переработку компонентов растительной пищи, поступающей к ним в виде пыльцы, для изготовления чудо-молочка.

Но и сама по себе пыльца - очень питательный корм. По данным Маурицио, при интенсивном кормлении осенью пчел пыльцой продолжительность их жизни достоверно возрастает, даже если исключить фактор температуры и поместить летнюю и сравниваемую с нею осеннюю пчелу в одинаковые клеточки. Известно, что поедание пыльцы удлиняет жизнь и другим видам насекомых, в частности самкам энтомофагов (хищников). И все-таки чрезвычайно высокая питательная ценность пыльцы - не предел возможностей природы. Все общественные насекомые, включая пчел, создают еще более питательную пищевую массу, благодаря которой пчелиная матка способна в некоторых случаях прожить до 10 лет, муравьиные же самки - в 2-2,5 раза больше. Это уже рекорды долголетия среди шестиногих обитателей планеты, которым вообще-то отпущен очень короткий срок жизни.

А могут ли стать долгожителями обычные пчелы, если приобщатся к «королевскому желе», как еще называют сметанообразную пищу маток? Такую ситуацию можно проследить, наблюдая за отрутневевшими семьями. Пчелы становятся трутовками в семьях, долгое время лишенных матки, если неумелые действия пчеловода или другие обстоятельства не позволяют им обзавестись новой. События далее развиваются следующим образом: из «многоликой» массы, населяющей улей, пчелы выбирают нескольких особей и начинают кормить их пищей, предназначавшейся матке. От этого корма, содержащего какие-то биологически активные соединения, происходят физиологические изменения в организме избранной пчелы : у нее развиваются яичники и она превращается в пчелу-трутовку, которая в отличие от матки способна откладывать лишь неоплодотворенные яйца, поскольку у нее нет запасов спермы трутня.

Из этих яиц, в беспорядке сложенных на дне пчелиных ячеек, могут развиваться по законам свойственного пчелам партеногенеза (развитие особей из неоплодотворенных яиц) только особи мужского пола - трутни. В связи с тем, что трутни крупнее пчел и их личинки не умещаются в тесных пчелиных сотах, ухаживающие за ними работницы надстраивают ячейки сверху, в результате чего участки сота с расплодом начинают «горбиться». Возникает так называемый горбатый расплод - отличительная черта появления в семьях трутовок.

Пчелы-трутовки также живут долго. Семья с ними, конечно, обречена: она не способна вырастить себе сменное поколение работниц, но возглавляющие ее трутовки все-таки успевают «поцарствовать» до последних дней жизни умирающей семьи.

Интересно, что трутовки проявляют крайнюю нетерпимость к подсаживаемым маткам, охраняя свои привилегии на особое положение в семье и снабжение пчелиным «дефицитом». За это их очень не любят пчеловоды, так как исправить отрутиевевгаую семью традиционным способом - путем подсадки новой матки - практически невозможно. Неразличимые человеческим глазом агрессивные пчелы-трутовки неминуемо уничтожат гостью, и пчеловоду останется лишь кассировать семью, то есть частями присоединить к другим. Есть еще один способ устранения трутовок: всех пчел отрутневевшей семьи стряхивают поодаль в траву, а на место прежнего улья помещают небольшую семейку или, как ее называют, нуклеус. Более тяжелые трутовки, избалованные вниманием пчел, не сразу возвращаются на прежнее место, а пчелы из новой семьи, пропуская работниц, быстро выявляют незаконных «претенденток на престол» и оставляют их в лучшем случае на воле самостоятельно решать проблему дальнейшего жизнеустройства.

И все-таки в обсуждаемой теме остается много неясных вопросов. Почему интенсивное потребление пыльцы у осенних пчел вызывает увеличение срока жизни, а в летнее время, когда семье приходится кормить личинок, этого не происходит? Почему летние пчелы не используют те биологически активные вещества, которые они сами вырабатывают для кормления матки и личинок? И вообще, зачем семье нужны недолгоживущие летние пчелы?

Анализируя эти явления, я склоняюсь к тому, чтобы считать главными следующие причины. Важнейшая из них - фактор времени. О его роли для семьи мы уже говорили ранее. В конце зимы семья резко повышает температуру в гнезде, что ускоряет развитие личинок. Для всех же насекомых характерна поразительно высокая пластичность обмена веществ. Известный советский исследователь биологии пчел профессор В. В. Алпатов определяет отношение интенсивной деятельности к покою (по коэффициенту дыхания) для пчел как 140:1.

Экспериментально установлено, что летние пчелы способны в расчете на каждую работницу вырастить в 3-4 раза больше личинок, чем перезимовавшие, поэтому семья и стремится быстрее обновить свой состав: летние пчелы оказываются намного работоспособнее весенних, а, следовательно, и осенних, поскольку это одно и то же поколение. Семья с молодыми работницами будет в состоянии наиболее эффективно использовать решающие для медосбора дни сезона.

Пример с маткой показывает, что в семье есть метаболические ресурсы, которые помогают противостоять неизбежно быстрому изнашиванию ее организма. Их же отчасти используют и рабочие пчелы при подготовке к зимовке. Каким именно веществам отводится главная роль в этой системе, остается пока неизвестным. Вне сомнения, один из факторов этой системы - полностью сбалансированная по важнейшим питательным ингредиентам пища, то есть молочко пчел и маток.

Возможность выработки такой пищи пчелами ограниченна. Лишь три дня пчелы кормят своих личинок этим наиболее питательным и унифицированным по составу кормом, за счет чего их масса возрастает более чем в 200 раз, а затем переводят на самостоятельное переваривание пищи, давая смесь пыльцы и меда. На такой диете ежедневные привесы уже меньше, и за последующие три дня масса личинки возрастает лишь в 7 раз.

Пчеловоды промышленных пасек, специализирующиеся на производстве маточного молочка, знают, что получить его за сезон более 0,5 кг с семьи трудно и после каждого очередного «выдаивания» семья нуждается в отдыхе в течение нескольких недель.

На одну матку пчелы расходуют около 250-300 мг молочка, следовательно, если бы и все пчелы получали такой корм, то на 200 тысяч выводимых за сезон личинок потребовалось бы не менее 40-50 кг молочка в год! Такое количество пчелиная семья не в состоянии выработать, поэтому ценную пищу дают лишь самым юным личинкам и матке.

Однако если простая арифметика доказывает, что пища, равноценная маточному молочку, не может быть доступна всем особям колонии, то остается вопрос, почему летние пчелы в полной мере не используют восстановительную силу пыльцы - гораздо более доступного продукта? Одна семья пчел, как неоднократно было подсчитано, собирает за сезон 20 кг и более этого корма, причем из них 3-4 кг (если семья находится в благоприятных условиях) можно отобрать и для нужд человека, не нанося заметного ущерба самим пчелам. Видимо, маленькие труженицы обладают значительными потенциальными возможностями для сбора ценнейшего продукта, однако наличие таких «производственных мощностей» семьи не означает, что в природе заведомый избыток пыльцы. Наоборот, она - основная пища более чем 20 тысяч видов насекомых, поэтому ее ограниченность, возможно, всегда была одним из лимитирующих факторов в развитии пчелиной колонии, что косвенно и проявляется в ее стремлении как можно раньше «захватить» наиболее обильные источники пыльцевого взятка, поставляемые весенней древесно-кустарниковой растительностью.

Учитывая все эти факторы, мы можем представить себе, что семье в решающее летнее время «выгоднее» иметь пчел, способных проявлять наивысшую работоспособность, свойственную особям этого вида, чем более долгоживущих, но и более «флегматичных» в работе.

Важная роль в регуляции среднего срока жизни различных генераций пчел принадлежит белковому обмену. Это следует уже из факта прямой зависимости продолжительности жизни осенних поколений от кормления их пыльцой и укорочения жизненного цикла особей, которым приходится продуцировать молочко.

Для каждой отдельной пчелы замечено два периода, когда она усиленно потребляет пыльцу - этот единственный источник белка в семье. Первый раз - на стадии личинки, когда ее кормят «старшие сестры», и второй - после выхода из ячейки. Усиленное потребление пыльцы молодой пчелой приводит к развитию глоточных желез и началу продуцирования молочка, то есть интенсивной химической переработки компонентов пыльцы в органах пищеварения и специальных железах в нужный по составу корм. Примерно через 10 дней глоточные железы деградируют, и пчелы переходят к другим работам, главным образом к приему и переработке нектара и строительству сотов.

И эти работы связаны с колоссальной нагрузкой. При живой массе 4-6 кг сильная семья за сутки может внести в улей и переработать в 2-3 раза большую массу нектара.

Исследователи одно время полагали, что именно от заготовки меда и изнашиваются пчелы. Однако опыты Анны Маурицио опровергли это мнение: сама по себе переработка больших порций углеводистого корма не вызывает заметного влияния на срок жизни пчелы, но опять-таки при одном условии - достаточном ее снабжении пыльцой. Следовательно, опять пыльца!

Ее истинное значение и в этой фазе работ подтверждает практика частичной замены меда в осенний период на сахар, которая получила широкое распространение в последние годы. При таком кормлении в организме пчелы снижается содержание белка. Это вызвано тем, что при изготовлении меда, особенно сахарного, пчелы вынуждены расходовать некоторую часть белка своего тела для производства ферментов, предназначенных улучшать качество корма (инвертаза, диастаза, ингибин и др.). Однако при достаточных запасах в гнезде перги (консервированная пыльца в ячейках сотов) затраты потом быстро восстанавливаются.

Эти факты, по-видимому, помогают понять причину недолговечности летних пчел.

Интересно, что пчелы, перешедшие к лётной деятельности, почему-то перестают интересоваться пыльцой.

Произведем небольшие расчеты. Семья пчел в среднем летом приносит за день 2-2,5 кг меда, масса же одной ноши - около 30 мг. Сделав за день свою «норму» - примерно 10 «рейсов», пчела внесет в улей 0,3 г. Таким образом, чтобы собрать 2-2,5 кг меда, семье потребуется отрядить для работы в поле 7-8 тысяч работниц. Это меньшая часть колонии, так как в сильной семье в летнее время сосредоточено 50-60 тысяч пчел. Бытующее даже среди пчеловодов мнение, что основная летняя работа семьи - сбор нектара, ошибочно.

Пчеловоды, однако, правы в другом: именно лётная деятельность является в летнее время критической фазой как для существования семьи в целом, так и отдельных особей. Из неполных 40 дней, которые суждено рабочей пчеле прожить летом, она большую часть (20-21 день) проводит на работах внутри улья, но последние дни всегда в поле.

Известный английский исследователь биологии пчел К. Риббэндс, изучая их лётную деятельность, установил, что чем раньше пчела приступает к работам вне улья, тем больше вероятность ее гибели. Сборщицу подстерегает много опасностей: встречи с хищными насекомыми и птицами, внезапные перемены погоды и т. д.

Пчеловоды знают, что путь от пасеки к медоносному полю и обратно усыпан тысячами мертвых пчел. Внимательный осмотр показывает, что у большинства из них повреждены крылышки.

Неужели крылышки - самое уязвимое место в конструкции пчелы, и она, приступив к своим свободным полетам, быстро снашивает их и погибает практически здоровой?

Возможно, такая «логика жизни и смерти» летних рабочих пчел действительно существует. В пчелиной семье ежедневно должно отмирать ровно столько особей, сколько народилось какое-то время назад, а это ни много, ни мало - 1,5 тысячи в день! Когда же пчелам «думать» о ежедневных «похоронах», ведь каждый день и час на учете. Большинство медоносов обильно выделяют нектар лишь несколько дней, да и погода в любой момент может ухудшиться. Время ли семье возиться со столь хлопотным делом?

  
Не до похорон, каждый час на учете

О том, каких трудов стоит семье удаление ненужных уже членов сообщества, красноречиво говорят картины ежегодного изгнания трутней. К этой нелегкой «работе» пчелы приступают, когда цветы перестают «дарить» живительную влагу и приходит время «глобальной» экономии. Лётная деятельность забирает у пчел массу корма: каждая сборщица берет с собой в полет около 10 мг в зобике. Еще больше его нужно увесистым трутням, а их в семье тысяча «голов». Только за день они «сожгут» на свои уже бессмысленные в осеннее время поиски молодых маток не один десяток граммов меда. Примерно столько же в предосеннее время расходует целая семья в сутки. Пчелы уже не могут допустить такого растранжиривания с трудом скопленных запасов и решаются на крайнюю меру: лишают трутней ежедневной медовой «дотации», а чтобы они не брали мед из запасов самостоятельно, оттесняют их на пустые участки сотов. Трутни слабеют, но добровольно улей не покидают. Тогда-то пчелы, не терпящие никакого непорядка и неясности в своем гнезде, ускоряют события. Они взгромождаются на этих, в 2 раза более крупных, чем они сами, «сородичей», угрожающе жужжат («изъясняясь», очевидно, на вполне понятном для трутней языке) и затем выталкивают их из улья. Трутни вяло сопротивляются, ведь их медовые желудочки уже давно пусты, а на запасах тела долго не протянешь. Иногда, правда, они еще бывают способны взмыть в воздух вместе со своими раздраженными и решительными «наездниками», но, окончательно обессилев, снижаются и запутываются где-либо в траве неподалеку от улья, так, очевидно, и не разобравшись в высшей «логике» семьи, вынуждающей их погибать ни за что ни про что здоровыми и полными сил.

Пчелы «воюют» с трутнями обычно несколько дней (!), но их потеря не так уж страшна: взяток окончен, и время, когда решается судьба медосбора, прошло.

Описанный в общих чертах процесс изгнания трутней показывает, с какими проблемами имела бы дело семья, не выработай она более универсального и удобного механизма, позволяющего безболезненно убирать отработавшие поколения основных обитательниц улья.

Хотя крылья пчел и кажутся с виду непрочными, они, как и у других перепончатокрылых, имеют свою систему питающих сосудов и, без сомнения, способны к определенному восстановлению. Об этом же свидетельствуют и многомесячная лётная деятельность трутня, вполне жизнеспособного к осени и обладающего, как мы видели, достаточной подъемной силой для транспортировки непрошеных «наездников», и факты из биологии других насекомых.

Достаточно ли эффективна восстановительная система крыльев пчелы-фуражира, ежесекундно совершающей около 400 взмахов и около 8-10 часов в сутки занятой лётной деятельностью, чтобы противостоять скорому изнашиванию?

К сожалению, данных на этот счет пока нет, хотя можно отметить, что пчела - сборщица нектара обычно транспортирует по воздуху сладкий груз, равный одной трети, а то и половине ее собственной массы. Таких нош не несет ни трутень, ни большинство других перепончатокрылых. «Пешеходные» муравьи, насекомые в общем-то близкие к пчелам по инстинктам, проживают без труда один, а то и два года. Лётной же пчеле уготовлена сверхкороткая жизнь.

КОНВЕЙЕР ЖИЗНИ И СМЕРТИ

( «Самоотречение» лётных пчел. - Посрамление дойных коров. - Пчелиная геронтология и практика пчеловодства. )

Как уже было сказано, пчелы, перейдя на лётную деятельность, перестают «интересоваться» пыльцой как кормом. У лётных пчел, не получающих больше белка из пыльцы и вынужденных довольствоваться его малым содержанием в меде (примерно 0,5%) и небольшими накоплениями собственного тела, снижается «запас прочности», и срок жизни оказывается весьма четко запрограммированным.

Как распределены в улье пчелы по возрастному признаку? Основная их масса занята работами внутри улья. Сам по себе принос нектара, как об этом свидетельствует сравнительно небольшая численность отряда сборщиц, казалось бы, не является фактором, лимитирующим продолжительность жизни рабочих особей в улье. Однако пчелы, перешедшие к работам вне улья, уже вступили на ленту конвейера, который через две недели завершится последним вылетом.

Достаточно семье начать «поголовную» мобилизацию, что обычно происходит в периоды сильного взятка, как колония тает буквально на глазах, теряя одну треть, а то и половину своей изначальной силы. Это как раз тот редкий период, когда наблюдаемая средняя продолжительность жизни лётных пчел значительно снижается, приближаясь к 28 дням, а то и меньше.

Именно этот период имел в виду Риббэндс, установивший прямую зависимость срока жизни пчелы от времени начала ее лётной деятельности.

Много работ выполняют пчелы в улье, но главные из них те, что связаны с воспроизводством силы семьи и накоплением продукции. В соответствии с этим пробуждаются к активности и достигают ее максимума внутренние химические «фабрики» пчел - их железы.

Сначала развиваются глоточные, предназначенные для превращения белка пыльцы и других ее веществ в пищу пчел - молочко.

Кормовая «фабрика» особенно продуктивна. Как показывает расчет, семья, состоящая из 8-10 тысяч пчел-кормилиц с общей массой 0,8-1 кг, производит в сутки до 50 г молочка, в котором в 3 раза больше сухих веществ, чем в молоке коровы. Если бы буренки «вздумали» соревноваться по надоям с пчелами-кормилицами, то вынуждены были бы в соответствии со своей массой давать не менее 70 кг молока в сутки.

  
Соревноваться и думать нечего

Вот мера интенсивности первой работы пчел, выполняя которую они должны быть и повивальными бабками, и кормилицами многих тысяч личинок. К концу двухнедельного периода жизни пчелы снижается количество выделяемого молочка, но активизируется другая функция - продуцирование ферментов (инвертазы, диастазы, ингибина и др.), необходимых уже для иной важнейшей работы семьи - заготовки корма, включающей переработку нектара в особо устойчивый к условиям хранения продукт и консервирование свежесобранной пыльцы для превращения ее в пергу. Одновременно оживают восковые железы, питаемые обильными порциями нектара и молодого меда.

И для этих функций и желез есть свой максимум активности. Когда они уже не будут столь чуткими и отзывчивыми на поступающее в них сырье - сахара нектара, властная сила генетической программы заставит пчелу бросить затворническую жизнь в улье и устремиться к раскрытым головкам цветущих медоносов. С этого дня маленькая сборщица будет одержимо летать за взятком, забыв все остальные заботы и ловя каждую погожую минутку.

Пчела спешит, будто знает, что каждый ее полет может стать последним. А между тем, конвейер жизни и смерти неумолимо движется, истощаются запасы тела пчелы, с каждым днем все более напряженно работают нервные центры. И вот наступает день, когда она, спланировав на разноцветный ковер трав, будет долго отдыхать в надежде продлить свой полет, но так и не взлетит больше.

Так запрограммированы жизнь и смерть маленьких тружениц, 1-2 тысячи которых каждый день так и не долетают до родного улья.

Несмотря на то, что жизнь летней пчелы коротка, эта особь несравненно работоспособнее и пластичнее своих сестер, выращенных для более долгой жизни. Вспомним, что долгожительницы улья - осенне-зимние пчелы, благополучно перезимовав, могут воспитать личинок в 4 раза меньше, чем одержимые трудом летние пчелы. Семье невыгодно переводить на восстановительный режим сборщиц, ведь при «поточном воспроизводстве» всего за 21 день можно вырастить в несколько раз более функционально приспособленное поколение.

Изучая эти закономерности для поиска оптимальных условий продуктивности семьи, я в конечном счете пришел к выводу, что «семья пчел достигает наивысшей работоспособности лишь в том случае, когда основная для данного периода нагрузка обеспечивается наиболее многочисленной и приспособленной к ее выполнению возрастной группой пчел» («Пчеловодство», 1980, №7).

Известный американский ученый К. Фаррар (1969), касаясь этих проблем, писал, что пчелиной семье в конечном счете выгоднее как можно быстрее срабатывать очередные поколения пчел. Утверждение верно, но только в приложении к семьям, находящимся в благоприятных условиях, когда природа непрерывно поставляет пчелам избыточные количества пыльцы и нектара. Тогда, разумеется, семья достигнет максимальной продуктивности. Пчеловоды же, однако, знают, что хороший взяток - редкость, да и длится он очень недолго, поэтому вхолостую «прокручивать» поколения, когда взятка нет, не всегда целесообразно: семья будет расходовать массу сил и корма на воспроизводство, а летние пчелы - без пользы теряться в поле в тщетных поисках источников пыльцы и нектара. Поэтому продуманно прервать яйцекладку матки для повышения медосбора семьи бывает крайне целесообразно. Что при этом произойдет?

Прежде чем ответить на этот вопрос, попробуем провести опыт, используя приемы, неднократно применяемые пчеловодами в их практике. На место улья с сильной семьей в разгар летнего дня поставим другой с двумя рамками расплода, маткой и одной-двумя рамками с кормом. Старый же улей отнесем подальше в сторону.

Вопреки ожиданиям, наша хитрость никакого большого переполоха у возвращающихся со взятком пчел не вызовет - все сборщицы, с точностью до сантиметра знающие расположение своих летков, возвратятся на старое место, но, не обнаружив обычных для них пчел-приемщиц, как правило, ждущих их невдалеке от входного отверстия, покроют своими телами соты с личинками.

Личинки - это первое, о чем будут заботиться пчелы, в каком бы положении они ни оказались. Вспомните муравьев, похожих своими инстинктами на пчел, как стремительно они подхватывают и уносят куколок, если разворошить их гнездо! Тот же инстинкт господствует и у пчел: лётные почти уже целиком изношенные пчелы, у которых уже давно практически полностью деградированы их «фабрики» молочка - глоточные железы, покрыли ровным слоем ячейки с личинками и удерживают в их зоне нужную оптимальную температуру. Но личинок надо кормить! Причем каждую соответствующим ее возрасту кормом: до четырехдневного - молочком, а после - смесью пыльцы и меда. Да и посещать каждую, осведомляясь о ее состоянии, приходится очень часто: до 10 тысяч раз за всю шестидневную жизнь одной личинки!

Лётным пчелам приходится возвращаться к старым обязанностям. Легко сказать - возвращаться! Пчела может «вспомнить» последовательность определенных действий и в соответствии с ней начать кормить личинок, благо пчеловод позаботился и поставил в семейку достаточно корма, но что делать с железами? Они так высохли, что не просматриваются даже под увеличительным стеклом. Семья в критическом положении: расплод под угрозой гибели, а настоящих пчел-кормилиц нет, их ведь пчеловод унес вместе с ульем.

И тут в жизни пчел происходят удивительные события, вынуждающие нас столь подробно рассказывать об этих изумительных механизмах защиты семьи: старые износившиеся в массе пчелы вновь начинают потреблять пыльцу, и у них вторично развиваются глоточные и оживают восковые железы. Отжившие свой срок работницы опять обретают способность выкармливать личинок, перерабатывать нектар в мед и строить ячейки.

Неминуемая смерть как будто бы отступила.

«Геронтологическая служба» пчел, если можно так выразиться, сделала свое дело: нужным особям возвращена их физиологическая молодость, и семья сможет продержаться, пока расплод под действием чудо-молочка не превратится в новые сжигающие себя в работе поколения пчел, которые за короткое время воссоздадут былую мощь семьи, утраченную в результате эксперимента или действий пчеловода.

Удивительная пластичность пчелиной семьи, захватывающий, пока еще неведомый человеку механизм восстановления! Каким путем идти к его дешифровке? Описанный эксперимент уже содержит зерна таких направлений.

Лётные пчелы, оказавшись в положении пчел-кормилиц, попали под воздействие определенных соединений гормонального типа, как известно, выделяемых личинками расплода. Они-то и вызвали «чудо»: оживление утраченных функций и «уснувшей», казалось бы, навсегда потребности в белковой пище - пыльце, необходимой не только для общего омоложения организма, но и для восстановления способности продуцировать молочко - единственный корм молодых личинок.

Следовательно, пыльца и гормоны - вот очерченное для химиков поле деятельности, если они попытаются вскрыть геронтологические секреты обитательниц пчелиного града.

Пчеловоды-практики так или иначе уже давно используют «геронтологические превращения» в семьях пчел. В местности, где взяток только один, да и то короткий, поступают следующим образом: за три недели до начала дружного цветения медоносов у семьи отбирают матку. Пчелы, лишенные ее, перестают выращивать расплод и впадают в явную депрессию, но продолжительность их жизни возрастает, они словно сохраняют свою силу до решающих работ. И вот тут все зависит от пчеловода, как он «угадал» сезон: если новая матка, выращенная взамен отобранной, начнет яйцекладку как раз в начале медосбора, то семья, в которую впрыснут животворный ток маточных феромонов (регуляторов ее активности и жизнедеятельности), проявит чудо работоспособности и даст много продукции. Та же, которая без устали гнала все новые и новые поколения пчел, окажется в худшем положении: значительная часть ее особей будет загружена работами по воспитанию расплода. При слабом взятке такая «чадолюбивая» семья может вообще оказаться без меда. Наоборот, во временно обезматоченной семье вся наличная сила, стимулируемая появлением новой матки, может посвятить себя сбору и переработке нектара.

Конечно, риск отбора матки, хотя бы и на короткое время, велик: взяток может начаться слишком рано, когда семья еще не вывела себе новую матку и находится в депрессии, либо слишком поздно, когда уже сила ее пойдет на убыль, так как скажутся последствия трехнедельного перерыва в яйцекладке.

В обоих случаях главный взяток будет упущен, и явления депрессии, возможно, придется испытать уже самому пчеловоду. Что делать, такова жизнь хозяина диковинных животных. Приходится одновременно учитывать множество взаимно перекрещивающихся факторов, но никогда не терять надежды на невиданный, еще никем ранее не собранный взяток.

Итак, мы уже знаем, что семья способна в определенной степени реставрировать подработавшиеся поколения пчел. Для этого ей нужна в изобилии пыльца и какие-то, пока еще не выясненные соединения гормонального типа.

Теперь снова вернемся к матке - наиболее долго-живущей особи в семье. Матка легко переносит действие постоянно высокой температуры и феноменальную метаболическую нагрузку (за сезон откладывает до 200 тысяч яиц, общая масса которых приближается к 20 г, то есть в 100 раз превышает ее собственную).

Что же обеспечивает ее неснашиваемость при таких нагрузках? Дело тут, очевидно, не в пыльце, которую матка обходит своим вниманием.

И все-таки основное условие необыкновенной физиологической крепости матки - качество пищи. В отличие от пчел, питающихся разнокачественной по химическому составу пыльцой, содержащей до 25% неперевариваемых остатков, матка получает оптимизированную по питательным ингредиентам пищу, усвояемость которой близка к 100%, что обеспечивает матке максимальную чистоту ее внутренней среды. Это важнейшее условие ее долголетия.

В маточном молочке содержатся и особые биостимуляторы белкового и нуклеинового обмена, возможно, они присутствуют и в других секретах, которыми пчелы кормят свою родоначальницу.

Предположим, что все они находятся только в доступном для исследования маточном молочке. Что об этом известно?

Молочко в значительных количествах содержит такие биокатализаторы, как фолиевая и пантотеновая кислоты и биотин, которые очень сильно активизируют обмен веществ, и все остальные витамины (особенно группы В), необходимые для жизнедеятельности живого организма. В маточном корме много других биологически активных веществ, обнаружены и нуклеиновые кислоты - РНК и ДНК.

Эти вещества придают молочку исключительную пищевую ценность. Благодаря этому о нем можно сказать словами Гиппократа: «Хорошо, когда пища является лекарством, а лекарство - пищей». Идеальный сплав биостимуляторов и элементов пищи - вот что такое молочко, вырабатываемое пчелами для кормления матки. Теперь дело за новыми отрядами химиков и биологов. Возможно, они выделят наиболее активные компоненты этого продукта и даже синтезируют похожие, которые вызовут аналогичные эффекты у других животных, а в отдаленной перспективе и у самого человека.

ПИЩА ПЧЕЛ

ПЧЕЛИНЫЕ «ГОСТы»

( Как уберечь мед от порчи? - Заготовка меда и зимний паек пчел. - Рекорды терпеливости. - Почему мед жидкий? )

Основное население улья - пчелы (а летом и трутни) все же вынуждено питаться не «спецмолочком», оказывающим особое воздействие на организм, а более простой растительной пищей - нектаром, пыльцой и изготовленными из них медом и пергой. Поскольку медоносные пчелы зимуют многочисленными семьями (20-30 тысяч особей), им нужны большие запасы корма, причем такого, который может храниться всю зиму. Свои углеводистые и белковые «консервы» - мед и пергу - пчелы готовят строго по «технологии» и складывают в ячейки по 0,5 г продукта в каждую. Пчелиные консервы, особенно мед, обладают сильно выраженными противомикробными свойствами.

 
Пища пчел

Людям об этом известно давно. Древние египтяне помещали в мед усопших фараонов, желая сохранить их нетленными для потомков; в ванне с медом везли на родину в Грецию тело Александра Македонского, погибшего в Индии. В меде хорошо сохраняются и в теплое время такие скоропортящиеся продукты, как мясо, различные овощи и фрукты, правда, стоимость такого консервирования весьма высокая. Способность меда предотвращать распад «нежных», но активных молекул целебных растений широко использовали в средневековой медицине. Большинство мазей и снадобий изготавливали с солидной добавкой меда. И всегда охранной силы меда было достаточно, чтобы на очень долгое время не дать ходу гнилостной и дрожжевой микрофлоре.

В то же время, как свидетельствует опыт приготовления медовой браги, мед легко сбраживается (то есть подвергается воздействию микробов), если его разбавить водой. В чем же причина необыкновенной стойкости меда, способности предотвращать порчу продуктов и потери этих качеств при его избыточном увлажнении?

Конечно, сама по себе исключительно высокая концентрация Сахаров в меде, превышающая 80%, - трудно одолимая преграда для «жадных до сладкого» микроорганизмов. Их, особенно грибов, всегда много в воздухе и у поверхности медовой массы, словно ждущих, когда же, наконец, вода разбавит приятный для них продукт. Натуральный мед им недоступен потому, что в пчелиной «технологии» его изготовления заложено правило: в кратчайший срок убрать из свежепринесенного нектара всю лишнюю влагу. И не только убрать, но и довести до предельно высокой концентрации его основное содержимое - сахара. Об интенсивности этого процесса может судить каждый, кто хоть раз в жизни побывал на пасеке в разгар медосборной деятельности пчел. Напор струи воздуха, вгоняемой в улей сотнями выстроившихся в определенном порядке на летке и полу улья пчел-вентиляторщиц, так велик, что пламя поднесенной к летку спички быстро сбивается и гаснет. Не мудрено - хорошая семья в день может принести полведра, а то и больше нектара, из которых почти третья часть - влага, подлежащая как можно более быстрому удалению из нектара и улья.

Процесс упаривания нектара и вообще его превращения в кондиционированный продукт (мед) должен завершиться в 5 дней. Население улья об этом каким-то образом «информировано», поэтому все малодеятельные и недозагруженные группы пчел, которые, как ни странно, встречаются в каждом улье, вовлекаются в общую безотлагательную работу.

Если каждую заполненную ячейку сравнить с миниатюрной консервной банкой, то можно представить, с какой завидной эффективностью работает «конвейер» пчел: от 2 до 10 тысяч и более полностью запечатанных восковых ячеек-баночек с ярлыком качества - восковой крышечкой забруса сверху - изготовляет семья за сутки. Каждая из них вместит, как уже было сказано, около 0,5 г - практически зимнюю норму меда на одну жительницу улья.

Если на зиму остается 20-30 тысяч пчел, то их общий «медовый паек» составит 10-15 кг, а с необходимой подстраховкой - раза в 1,5 больше. Примерно столько (18-22 кг) и оставляет пчеловод на зиму каждой пчелиной семье в средних широтах нашей страны.

В летнее время процесс заготовки корма, вовлекающий в свою напряженную орбиту все работоспособное население улья, направляет в поле новые и новые отряды, которые с каждым днем трудятся более четко и отлаженно. Семья, как говорят пчеловоды, «врабатывается». Лётные же пчелы, как мы уже выяснили, «обречены», они отдадут все силы сбору меда, порой даже не донеся последнюю ношу до улья, упадут, обессилев, да и запутаются где-нибудь в полевом бурьяне.

Все звенья медового конвейера предельно напряжены, семья вечерами и ночами гудит, как маленькая фабрика, распространяя на десятки метров вокруг себя ароматные волны подогретого нектара, которые шлют наружу пчелы-«кондиционеры». Лишь к утру стихает улей, и маленькие вентиляторщицы обретают небольшую передышку, чтобы через несколько часов, когда начнут возвращаться с поля сборщицы, вновь выстроиться в ряды и продолжать свою работу.

На пасеке во время хорошего взятка - особое, «радостное» гудение пчел. Перед тем как устремиться в поле, они делают один-два круга над пасекой, создавая тот звенящий фон, который безошибочно скажет опытному пчеловоду, что настала главная пора сезона. Растения-медоносы раскрыли свои нектарники, и семья должна не упустить неповторимый момент. За несколько дней она сможет решить судьбу медосбора - столь значителен бывает ежесуточный приток нектара в ульи.

От такого напряжения семья сильно слабеет, но цель достигнута: 2-3 летних поколения не щадя себя скопили надежные запасы корма, которые защитят семью от осенне-зимней бескормицы и позволят ей одолеть полугодовую зимовку.

Зимующих пчел подстерегают многие опасности, но страшнее всего для них плохое качество корма. Долгие месяцы они не вылетают из улья и, питаясь медом, все непереваренные остатки пищи, а также выделяемые в процессе жизнедеятельности вещества должны удерживать внутри своего тела. Законы пчелиной санитарии не позволяют никому из жителей улья, кроме матки, освобождаться от отработанной массы внутри гнезда.

Находясь, мягко говоря, в стесненных обстоятельствах, пчелы и здесь ставят рекорды терпеливости: они способны удерживать в прямой кишке до 50 мг непереваренных остатков, то есть практически половину массы своего тела, без видимых нарушений жизненных функций.

Несмотря на столь поразительные способности, положение любой пчелы к концу зимовки все равно критическое: она вынуждена потребить за зиму около 0,6-0,7 г меда при в 6-7 раз меньшей массе тела. Используя эти данные и выяснив, что в экскрементах, скапливающихся в прямой кишке пчелы, содержится до 80% воды, легко определим допустимый уровень балластных веществ в пище: (0,05•0,02•100)/0,6<2, где 0,05 - максимальная масса экскрементов к концу зимовки (г); 0,2 - относительная доля содержания в экскрементах сухого вещества (то есть 20%); 0,6 - количество потребленного меда за зиму (г). Результат подсчета показывает, что балластных веществ в пище должно содержаться меньше 2% при норме потребления 0,6 г, реально же - еще меньше, поскольку пчела идет в зиму, уже имея 15-20-мг нагрузку в прямой кишке. Пчелы укладываются в эти жесткие нормы при условии максимального покоя, защищенности от сырости, ветра, грызунов и прочих неблагоприятных факторов, но самое главное, чтобы качество меда соответствовало бы их «ГОСТу». Другая грозная опасность подстерегает пчел, если они и выполнили требования «ГОСТа» на минимум балласта, - кристаллизация меда. Закристаллизовавшийся в сотах мед в зимующей семье - серьезная угроза ее существованию. Чем же страшна пчелам кристаллизация этого продукта и почему он кристаллизуется? Последний вопрос правильнее было бы сформулировать иначе: как пчелам удается создать жидкий продукт, в котором до 40% прекрасно кристаллизующейся глюкозы, и удерживать его в таком состоянии до полугода и больше? Действительно, мед, запечатанный в сотах, значительно менее подвержен кристаллизации, чем откачанный на медогонке и слитый в бочки и банки. Опять какая-то пчелиная «хитрость»: маленькие умельцы всю зиму и весну питаются жидким медом, а мы уже в сентябре - октябре вынуждены довольствоваться лишь его закристаллизовавшимся подобием. Примерно так воспринимают этот факт многие любители меда и открыто выражают недовольство производителям продукции, другие же, более активные, ищут возможность добыть мед в сотах, ведь он сохраняется жидким так же долго, как и в ульях. Вытряхивание меда из ячеек на медогонке провоцирует более быструю кристаллизацию. В обычном меде, однако, кристаллизуется лишь один сахар - глюкоза. Вся же пчелиная «стратегия» удержания меда в жидком состоянии держится на фруктозе (ее в меде примерно 35%). При обычной температуре она не склонна к кристаллизации и своим присутствием затрудняет встречу молекул глюкозы друг с другом, необходимую для «упаковки» в кристаллическую решетку.

 
Лучший натуральный мед - в сотах

Кристаллизации способствует и возникновение зародышевых кристаллов, но пчелы ревностно «оберегают» свой продукт: заливают свежий мед лишь в тщательно вычищенные ячейки, а когда он созреет, тут же закрывают их сверху восковыми крышечками, предохраняющими мед от чрезмерного разжижения или подсыхания. И то, и другое может произойти в осенне-зимнее и ранневесеннее время, поскольку пчелы перестают кондиционировать воздух, а изменение консистенции ведет к образованию микрокристаллов-зародышей. Под крышечкой же мед находится в своем собственном микроклимате и заметно менее склонен к кристаллизации.

Угроза кристаллизации может исходить и от сахарозы. В одних случаях пчеловод по недосмотру перекормит ею семью, а пчелы не успевают ее переработать. В других - семья соберет нектар, в котором сахароза содержится в относительно больших количествах, например в нектаре итальянского сладкого клевера - суллы.

Сахароза легко кристаллизуется и в пересыщенных растворах, но пчелы могут предотвратить беду, так как способны расщеплять сахарозу при помощи фермента инвертазы до глюкозы и фруктозы (схема 1). Последняя, как мы уже говорили, несколько сдерживает «стремление» глюкозы пребывать в форме кристаллов.

 
Схема 1. Инверсия (расщепление) тростникового сахара (сахарозы) ферментами пчел

Почему же пчелам столь опасна кристаллизация глюкозы в зимнюю пору?

Зимой пчелы далеко не так активны, как летом, когда они, используя лишь секреты своих желез, растворяют не только глюкозу, но и сухой сахарный песок. Пчела зимой, облизав прилипшую к кристаллам глюкозы фруктозу, сбрасывает кристаллы на дно улья. События в целом развиваются очень неблагоприятно для семьи. Усвояемой части меда становится ровно в 2 раза меньше, значит, надо минимум в 2 раза больше вскрыть медовых ячеек и иметь в 2 раза больше запасов корма. Эти условия далеко не всегда соответствуют положению в улье. Семья, кроме того, начинает беспокоиться, потребление корма еще более увеличивается, угрожая переполнением кишечника и болезнью, и круг, замыкаясь, может привести семью к гибели.

Такие кристаллизующиеся в сотах меды, несмотря на принятые пчелами «технологические меры», образуются из нектара определенных медоносов, которые пчеловод должен хорошо знать. К ним относятся: сурепка, дикая редька, рапс (то есть большинство крестоцветных), а также подсолнечник и некоторые другие, не столь важные медоносы. В нектаре всех этих растений повышенное содержание глюкозы, что благоприятствует последующему усвоению в кишечнике, но ставит пчелам «подножку» во время зимовки.

Интересно, что встречаются и противоположные случаи: в нектаре белой акации фруктозы в 2 раза больше, чем глюкозы (М. Баттальини и др., 1973). Мед с белой акации, даже слитый в бочки, может не кристаллизоваться по полгода и больше. Привезенный на продажу, он вводит в заблуждение работников ветеринарно-санитарной экспертизы колхозных рынков. Если несвоевременно закристаллизовавшийся мед опасен для пчел, и пчеловод его должен своевременно заменить на более качественный, то для человека такой мед никакой угрозы не представляет. Наоборот, незакристаллизовавшийся в срок мед вызывает опасение, что он не натуральный, а фальсифицированный. Вот тут белая акация и несколько других медоносов и путают в целом стройную картину.

Потребителю, чтобы приобрести действительно натуральный продукт, приходится быть начеку или полагаться на возрастающую опытность и вооруженность экспертного надзора.

Несмотря на все трудности, пчелы обычно удачно решают задачу создания максимально концентрированного продукта, который гарантирует им выживание в условиях длительной бескормицы. Однако защитная система меда от агрессивной микрофлоры далеко не ограничивается физическими факторами. Практический опыт использования меда в народной медицине, в мумификации, консервировании, наконец, прямые биологические тесты свидетельствуют не только о пассивной самообороне меда, но и об его выраженной антимикробной активности.

ЗАЩИТНЫЕ ВЕЩЕСТВА МЕДА

( Молекулярная охрана меда. - Фермент ингибин. - Химические «ухищрения» суллы. )

Мне пришлось участвовать в исследовании защитной системы меда во время служебной командировки в Рим в 1977 году. Работа проводилась в лаборатории фармацевтической химии Высшего института здравоохранения. Для таких исследований решено было взять образцы монофлерного (собранного практически с одного растения) меда, поскольку медоносные растения в любой стране очень сильно различаются по набору тех соединений, которые призваны играть защитную роль (см. далее главу о прополисе). И это вполне естественно, так как различия между видами - это в первую очередь различия в их защитных веществах, позволяющих каждому виду какое-то время существовать, прежде чем стать пищей другого.

Исследовать мед как таковой, то есть смесь, отобранную с улья путем центрифугирования, имеет смысл только с точки зрения определения его общих, например пищевых свойств, или выработки критериев стандартизации. Задавшись же целью изучить защитную систему меда в связи с его источником - нектаром, можно исследовать любой, но вполне конкретный вид меда.

По договоренности с профессором Карло Казинови - главой лаборатории, в которой велась работа, мы решили сосредоточить свое внимание на нектаре бобовых растений, поскольку еще в Москве я подробно изучал защитные вещества корневой системы клевера красного, важного медоносного и пыльценосного растения.

 
Итальянские коллеги заинтересовались вкусовыми качествами…

Монофлерный мед именно с этого растения достать не удалось, но благодаря помощи итальянских коллег в распоряжении лаборатории оказались нужные образцы с родственнных клеверу видов растений. Поступившие партии меда были значительные (по 20-22 кг), но итальянские химики, проявившие необычайный интерес к теме исследования, не в меньшей степени заинтересовались и вкусовыми качествами образцов. Лишь с большим трудом удалось сохранить для научного эксперимента примерно половину исходной партии.

Первая наша цель заключалась в выделении биологически активных веществ из водонерастворимой части меда, так как представление об антибактериальной системе, действующей в его водорастворимой части, уже сложилось ранее. Ее действие оказалось очень интересным и было связано с ферментом, который пчелы добавляют в нектар при изготовлении из него меда. Фермент, получивший название ингибин, осуществляет окисление одного из основных Сахаров меда - глюкозы - в глюкуроновую кислоту (схема 2) с выделением перекиси водорода. Это вещество - абсолютный яд для большинства микроорганизмов, что и объясняет микробную «чистоту» натурального пчелиного меда. Впрочем, пчелы добавляют этот фермент и в сахарный корм, если пчеловод предложит своим подопечным такую пищу. Полученный в результате так называемый сахарный мед, как мы объяснили выше, уже не будет содержать много исходного тростникового сахара, а вместо него - примерно равные количества фруктозы и глюкозы, что придаст ему несколько большую сладость. Фермент же ингибин обеспечит сахарному меду более надежное сохранение в условиях грядущей зимовки и в ранневесенний период. На этом и основано «золотое правило» пчеловодов: кормить пчел лишь в теплое время, когда их глоточные железы достаточно активны и способны «облагородить» вынужденно даваемый заменитель - сахар.

 
Схема 2. Антимикробное действие иигибиновой системы в пчелином меде

Работает эта живая, или, вернее сказать, молекулярная, охрана, удивительно «сообразуясь» со складывающимися условиями в улье. Собираясь в плотный клуб на зимовку, пчелы перестают поддерживать строгие параметры температуры и влажности во всех зонах улья, и рамки, находящиеся у края гнезда, где мед не полностью запечатан, могут оказаться в условиях повышенной влажности. Однако мед, впитывая влагу, противостоит размножению дрожжевых грибов «внутренними средствами»: при возрастании концентрации влаги в меде активность ингибиновой системы так же резко возрастает. Она начинает продуцировать гораздо большие количества перекиси водорода, которых бывает достаточно для того, чтобы сберечь мед до весеннего потепления. Тогда пчелы вновь «включат» свой кондиционер, и грибам придется отступить с занятых рубежей.

Немецкий исследователь И. Г. Дустманн (1978), детально изучавший фермент ингибин, нашел, что он крайне чувствителен к самым, казалось бы, незначительным отклонениям от обычных условий в улье; легко разрушается не только от солнечного, но и от электрического света, не терпит подогревания и т. д. Поэтому, если пчеловод хочет сохранить первозданную свежесть меда, он должен учитывать и эту повышенную требовательность столь грозной для грибов и микробов защитной системы.

Тем не менее выявление ингибина не ответило еще на многие вопросы.

Пчелы «нашли» универсальный ключ к упрочению защиты меда, включая и те случаи, когда он временно окажется в условиях повышенной влажности, а нет ли такой же системы у нектарников? Открытая железа растений - нектарник - также как-то должна быть защищена от посягательства микроорганизмов, тем более, что ее основная продукция - нектар - содержит углеводы, на которые особенно падки все представители невидимого мира.

Закономерно предположить, что нектар непременно имеет свою собственную систему защиты вне зависимости от последующей переработки его пчелами. Рассуждения можно построить следующим образом: растений-медоносов тысячи видов, причем вследствие свойственной видоспецифичности защитных средств у каждого из них свой набор биологически активных соединений. Все виды растений-медоносов прошли долгий путь встречной эволюции или, как еще говорят, сопряженной эволюции (коэволюции) к пищевым потребностям опыляющего их животного, например пчел, а их пищевые продукты еще ни одному человеку не принесли ущерба, разумеется, при условии умеренного потребления. У нашей же пищевой индустрии много забот о том, как изыскать эффективные, но безвредные для организма человека вещества, которые надежно оберегали бы свежесть фруктов, овощей, консервированных продуктов. В меде же, думали мы, такие вещества есть, сама природа, «потрудившись» миллионы лет, создала их.

Задача изыскания этих медово-нектарных консервантов очень заинтриговала и итальянских коллег, у которых проблем с хранением, особенно овощей и фруктов, в их теплом климате более чем достаточно.

Прямо исследовать защитные вещества нектара не представлялось возможным из-за технических проблем. Во-первых, он мало доступен, а, во-вторых, концентрация в нем нерастворимых в воде веществ, которые предполагалось изучать, столь мала, что набрать их в достаточном для исследования количестве просто невозможно.

Пришлось прибегнуть к помощи «патентованных специалистов» по сбору нектара - пчел - в надежде, что задачу облегчит работа только с монофлерными медами. Те соединения, которые проявляют биологическую активность, но отсутствуют в других типах меда, можно будет смело отнести к искомым защитным веществам данного вида растений.

Получив порцию монофлерного меда, собранного со сладкого клевера ( Hedysarum ), я приступил к химическим исследованиям. Мед пришлось разбавить в несколько раз водой, добавить в него кислоты и сделать, таким образом, совершенно непригодным для продолжающихся проявлений любознательности итальянских химиков. После этого можно было спокойно работать.

Предстояло исследовать активные вещества, содержащиеся, как говорят химики, в липофильной части меда, то есть те, которые удается убрать из водного окружения каким-либо органическим растворителем, например эфиром или этилацетатом.

Мой интерес именно к этой фракции был вызван следующими соображениями. Мед в основном представлен прекрасно растворимыми в воде веществами. Собственно нектарная капля и вбирает в себя лишь то, что растворимо в ее влаге. Однако если мед растворить водой и проэкстрагировать каким-либо органическим растворителем, часть веществ перейдет в отделившийся слой растворителя, другая же, большая, останется в воде.

Многие исследователи проводили биологическое тестирование разделенных таким образом частей раствора меда и нашли, что обе они обладают способностью сдерживать рост бактерий либо грибов. Поскольку уже выяснено, что водная фаза - поле деятельности ингибина, интересно было установить, какое вещество проявляет активность среди тех соединений, которые при случае могут покинуть водную среду.

В нашем опыте разбавленный и приведенный в пищевую непригодность мед был проэкстрагирован этилацетатом, который и вобрал в себя все интересующие нас молекулы. Экстракт путем различных химических приемов очистили, высушили сульфатом магния, после чего стали его упаривать, чтобы получить концентрированный остаток.

Вот здесь и произошло то редкое, но с волнением ожидаемое событие, которое так всегда радует химика: из сгущаемого раствора стали выпадать белоснежные кристаллы. Их оказалось необычно много. Всего этилацетатом проэкстрагировалось 12 г, а на долю этих кристаллов пришлось около 8 г, то есть более 75%. Еще значительную долю этого же вещества мы получили при дополнительных более сложных формах очистки маточного раствора, оставшегося после выпадения кристаллов (хроматографии на колонках и в тонком слое и т. д.).

После дополнительной перекристаллизации вещества и получения абсолютно чистых кристаллов предстояло сделать главное - установить химическое строение выделенного соединения. Эта работа не заняла много времени: вещество оказалось очень простым.

Достаточно было снять масс-спектр ( Масс-спектр и спектр ядерно-магнитного резонанса - приемы физико-химического анализа веществ, при помощи которых устанавливают строение молекул ), определяющий массу молекулы и некоторые другие ее характеристики, и спектр ядерно-магнитного резонанса, в котором уже по-разному проявляют себя атомы водорода, включенные в молекулы, чтобы мы могли уверенно сказать, что имеем дело с бензойной кислотой!

Немедленное прямое сравнение с образцом этого вещества, имеющегося в каждой химической лаборатории, показало, что ни приборы, ни мы не ошиблись: смешанная проба растертых порошков обоих веществ, выделенного нами из меда и взятого с химической полки, расплавилась при той же температуре, что и каждое вещество порознь, то есть при 121^оС. Это и есть самый надежный, хотя и достаточно допотопный метод прямой идентификации веществ.

Таким образом, сомнения в подлинности бензойной кислоты отпали. Конечно, сначала мы были немного разочарованы тем, что идентифицировали хорошо знакомое вещество, а не совсем новое, чего так ждет каждый химик, работающий с природными соединениями.

Тем не менее наша цель была исследовать защитные вещества меда и нектара, а не искать новые, ранее не описанные соединения. Неожиданное обнаружение в столь больших количествах бензойной кислоты было в некотором отношении даже полезным: оно заставляло задуматься о роли давно и, казалось бы, хорошо изученных соединений.

Я решил вспомнить историю бензойной кислоты и те источники, где она была обнаружена химиками.

ИЗОБРЕТАТЕЛЬНОСТЬ ВИДОВ

( Секреты тропических смол. - Защитные силы зеленых яблок. - Человек уступает первенство. - «Силосные башни» в улье. )

Впервые эту кислоту получили на заре развития органической химии в начале XVII века из так называемого росного ладана, или бензойной смолы, которая и дала веществу свое название. В этой приятно пахнущей смоле на долю кислоты приходится примерно десятая часть, но она легко выделяется путем возгонки, так как обладает высокой летучестью пара. Росный ладан (бензойная смола) - до сих пор постоянный предмет импорта европейских стран, в том числе и СССР, из Юго-Восточной Азии. Там бензойную смолу получают, делая надсечки на деревьях рода стираксовых (Styrax benzoin), дикорастущих в том регионе.

В ответ на поранение дерево начинает выделять защитную смолу, точно так же, как наши сосны при получении от них живицы. Защитная смола обладает не только приятным запахом, из-за которого ей не могут найти равноценной замены в парфюмерной промышленности, но и выраженной антимикробной активностью, благодаря чему используется и в медицине.

 
В парфюмерии без нее не обойтись

Бензойная кислота - непременный компонент этой смолы, заслуживает, вне всякого сомнения, несмотря на простоту ее химического строения, серьезного внимания. Она встречается не только в бензойной смоле, но и в других издавна прославленных смолах и бальзамах, например гвоздичном масле, перуанском и толутанском бальзамах. Растения выделяют это соединение во всех тех случаях, когда возникает угроза их целостности.

Почти столь же неожиданно, как и мы, столкнулись с бензойной кислотой английские ученые Е. Браун и Т. Свинбурн, которые занимались исследованием другого важного явления - причин устойчивости созревающих яблок к патогенному грибу  Nectria galligena . Этот гриб вызывает хорошо известное садоводам заболевание под названием черной пятнистости. В благоприятных условиях темные пигментные точки, где первоначально основывает свою колонию гриб, локализуются на поверхности и далее не развиваются. При менее благоприятных стечениях обстоятельств яблоко чернеет все больше, пока окончательно не утратит ценность для окружающих видов, кроме всеядных микробов.

Установив, что яблоко способно бороться, исследователи решили выяснить, каким путем оно это делает. Плод разрезали пополам и на всю незащищенную поверхность нанесли суспензию гриба-патогена, после чего стали ждать развития событий. Через 10 дней, сделав еще один половинный разрез, они осмотрели результат борьбы располовиненного, но не сломленного яблока и отразили его на схеме, которую мы воспроизводим.

В районе среза образовались две укрупненные зоны, в которых шло какое-то особенно значительное противоборство, но гифы гриба туда не проросли. Браун и Свинбурн проэкстрагировали содержимое этих зон (инокулят) и, действительно, обнаружили в них появление нового биологически активного вещества.

 
Схема 3. Состояние яблочной ткани спустя 10 дней после заражения патогенной расой гриба N. galligena: А - зона развития гиф гриба; В - некротическая стерильная зона; С - здоровая ткань

Интересно, что идентифицированное соединение полностью отсутствовало в неповрежденных тканях и, следовательно, было явным ответом растения на постигшее его бедствие. Этот факт давал основание занести его в ряд защитных веществ, получивших название  фитоалексинов  (от греческих слов: фито - растение и алекс - защита). Большинство известных к настоящему времени фитоалексинов - довольно-таки сложные органические соединения, строение которых меняется от вида к виду. Чтобы установить строение каждого такого вещества, приходится иногда затрачивать многие месяцы, а то и годы.

Когда же английские исследователи сняли физико-химические характеристики заинтересовавшего их соединения, то они также открыли, что имеют дело с… бензойной кислотой.

Надо отдать должное этим авторам: несмотря на явную химическую примитивность «ответа» растения, они не только не разочаровались открытым, но и подвергли выявленный факт дополнительному тщательному изучению. В частности, они нашли, что для этой кислоты характерна четко выраженная зависимость активности от реакции среды (рН). Лишь присутствуя в растворе в недиссоциированной форме (не в виде соли), кислота проявляет антимикробное (и антигрибное) действие. Бензойная кислота оказалась активной против яблочного патогена уже при разбавлении 5 частей на миллион, однако при одном «но» - при кислотности не ниже той, которая свойственна незрелым яблокам, то есть при рН 3,8. Достаточно среде стать чуть более щелочной, например до рН 4,5, как активность падает более чем в 25 раз!

Браун и Свинбурн измерили концентрацию бензойной кислоты в зоне противоборства патогену и нашли, что она равна 200 микрограммам на 1 миллилитр. Этого вполне достаточно для надежного ингибирования (подавления) роста и размножения гриба. «Успех» гриба, если яблоко находится в хорошем состоянии благодаря тому, что садовод внимательно ухаживает за растением, всегда частичный: он успевает отвоевать лишь часть плода, пока растение еще не перестроилось на выработку сдерживающего начала.

Маленькие черные точки на вздутых от сочной сладости боках зрелых яблок - следы его прежних битв и одоления грибной «агрессии».

Интересно, что, созрев и став менее кислым, яблоко вновь может серьезно пострадать от остановленного, но не уничтоженного врага. В этом случае активная роль уже переходит к другим соединениям, эффективно действующим и в менее «кислой» обстановке.

Таким образом, простейшая ароматическая кислота проявила себя надежным соединением не только в защите раненых стволов тропических растений, но и в самозащите недозрелых яблок.

Я воспользовался данными английских исследователей и вместе с помощниками решил оценить, сколь надежно медонос сулла охраняет свои владения от нежелательных посетителей из грибного мира.

Для экстракции взяли 12 кг меда, а свободной кислоты выделили 8,2 г. Значит, концентрация бензойной кислоты в исходном материале равна не менее 1000 микрограммов (!) на 1 миллилитр, что в несколько раз превышает минимально необходимую для проявления биологического эффекта.

Учитывая, что сам нектар раза в 2 более жидок, чем мед, можно высчитать, что и сулла вырабатывает достаточное количество кислоты для предотвращения инфекции.

Более жидкий, чем мед, нектар с первого взгляда кажется очень уязвимым, но это не так. Во-первых, концентрация сахара в нем не так уж мала - около 50%. Во-вторых, растение обильно снабжает нектар легколетучими эфирными маслами, многие компоненты которых обладают выраженной биологической активностью. Содержание этих веществ потом сильно уменьшится в улье. В-третьих, железистая ткань нектарников быстро всасывает недоиспользованный нектар обратно и, таким образом, лишает пищи микрофлору. И, наконец, в-четвертых, общая инфекционная обстановка над стерилизуемыми солнечными лучами и провеваемыми всеми ветрами цветущими медоносами достаточно благоприятна.

Нектар, принесенный в тесный улей с температурой воздуха внутри 35^оС, оказывается в более сложном положении. Для его сохранения пчелы вынуждены принимать дополнительные меры, добавляя в процессе переработки нектара пероксидазный фермент ингибин и закрывая восковой крышечкой ячейку с медом. Так предотвращается окончательная потеря ценных испаряющихся компонентов.

Описываемая ситуация с бензойной кислотой оказалась неожиданно интересной и с других точек зрения. Человек, не подозревая об «опыте» суллы или «сражениях» зреющих яблок, не исследовав подробно защитные порядки росного ладана и других смол и бальзамов, независимо пришел к признанию надежной консервирующей и охранной силы бензойной кислоты и теперь широко ее использует в качестве консерванта, причем для охраны не только своей пищи, но и пищи своих четвероногих кормильцев, добавляя ее, например, в силос.

Правда, человек выявил все это лишь несколько десятков лет назад, явно уступив первенство другим видам живой природы.

В процессе исследований меда с суллы меня, как и всякого интересующегося практическим пчеловодством, беспокоило, не приводит ли повышенная концентрация в меде бензойной кислоты к какому-либо вреду для пчел: ведь в Италии сладкий клевер дает большие взятки. Опрос местных пчеловодов, однако, показал, что они не наблюдали каких-либо отрицательных явлений в жизни пчелиных семей ни в летний период, ни в зимний. Среди потребителей мед с суллы пользуется вполне солидной репутацией за свой нежный вкус и тонкий специфический аромат.

Следовательно, и сулла не нарушила негласный среди растений-медоносов закон: кормить своих опылителей (а заодно и человека) только гарантированно безвредной пищей. В итоге выходит, что бензойная кислота - полноценный консервант с любой точки зрения. И все-таки защитная система меда лишь поманила в путь: сулла подтвердила, что и она «заботится» об антибактериальной защите нектара, но вещества нового пока не дала, а ведь сулла - далеко не единственный медонос. И у каждого из них - схожие проблемы с охраной своей сладкой продукции, а следовательно, и свои вещества-помощники в противодействии невидимому микромиру. Выявить эти природные консерванты, над которыми столько миллионов лет трудились растения и пчелы, - очень своевременное и нужное для человека дело.

 
Отрицательная обратная связь

Пчелы - прекрасные «специалисты» по консервированию растительной продукции. Свой белковый корм - пыльцу - они складывают разноцветными слоями в ячейку, «заботясь» о разнообразии стола тех, кто будет угощаться позже, утрамбовывают ее и заливают сверху медом. Колонии грибов, проникших в ячейку вместе с пыльцевыми зернами, оказываются лишенными доступа воздуха, то есть попадают в анаэробные условия. Хоть микроскопические существа и не привыкли к ним, но упорно продолжают при помощи своих ферментов расщеплять молекулы глюкозы, добывая из них энергию. Ввиду недостатка кислорода процесс окислительного расщепления заканчивается образованием молочной кислоты (а не углекислого газа и воды). Этот продукт метаболизма не удаляется, как углекислый газ или пары воды, в окружающую среду, а накапливается в той же ячейке, где «вознамерились» размножаться и грибы. На этом их пчелы и «подлавливают»: достигнув определенной концентрации, кислота начинает угнетать рост уже самих грибов. Возникает так называемая отрицательная обратная связь - продукт жизнедеятельности организма подавляет развитие его самого. Этот процесс, например, мешает нам получать и особо крепкую медовую брагу: уже при 10-12% спирта в сбраживаемом сусле дрожжевые грибы угнетаются, их размножение прекращается, и они образуют споры.

Задачу противодействия грибам пчелы «решили» чисто экологическим путем: не стали специально добавлять в ячеи с пыльцой какие-то кислоты-консерванты, а заставили «поработать» грибы. «Вкусив сладенького», они успокаиваются до весны, пока пчела-кормилица, разрушив охранный медовый слой, не съест содержимое ячейки вместе с ее многочисленными обитателями. Грибы, образовавшие споры, от этого не пострадают, другие же подвергнутся «разборке» на отдельные фрагменты-молекулы под действием пищеварительных энзимов пчелы.

ХИМИЧЕСКОЕ «КОЛДОВСТВО» ПЧЕЛ

( Таинственные вещества меда. - Ингибиторы и гормоны. - Сколько семей пчел может прокормить местность? )

Мед хранит много тайн. Завеса над одной из них была приподнята при изучении важной группы защитных веществ - ингибиторов ( Ингибиторы - вещества, подавляющие активность ферментов, снижающие скорость химических реакций ) роста. О них мы еще подробнее поговорим в разделе о прополисе, сейчас же отметим, что заслуга в этом принадлежит французскому исследователю М. Гонэ (1968).

М. Гонэ, работая в сотрудничестве с П. Лави, - одним из первых ученых, систематически исследовавших механизм антимикробной защиты пчелиной семьи, как часто бывает в научном поиске, неожиданно «наткнулся» и на другое интересное свойство продуктов жизнедеятельности пчел - подавлять рост растений.

Ингибиторы роста вообще-то для нас не менее важны, чем стимуляторы. Они хорошо служат человеку при длительном хранении генеративных и переживающих органов растений, из которых в основном и состоит наша пища, - зерен, фруктов, корнеплодов и т. д. Яблоко, хорошо сохраняющееся при зимней лежке, - то, в котором все процессы роста застопорены. То же самое относится к картофелю, моркови, свекле, которыми мы заполняем свои склады и хранилища.

Гонэ действительно выявил удивительные вещи, которые происходят с клубнями картофеля, если их поместить в улей. Пчелы сначала, вероятно, приходят в растерянность от появления громадного «гостя». Несколько успокоенные его неподвижностью, они принимают совершенно неожиданные, но единственно верные меры предосторожности: тщательно обрабатывают все будущие точки роста (глазки) каким-то веществом, после чего картофель, образно говоря, может спать в улье, если не вечным сном, то, по крайней мере, сном «спящей красавицы». Если такой «завороженный» пчелами клубень поскорее вынуть из улья и промыть глазки спиртом, то некоторые из них еще могут дать нормальные ростовые побеги, хотя большинство оказываются подавленными навеки. Те вещества, которыми пчелы обработали «пришельца», обладают ростингибирующим или, более того, фитотоксичным действием (то есть необратимо лишают глазки способности прорастать при благоприятных условиях).

Здесь мы сталкиваемся с каким-то уже совсем другим, неизвестным нам оружием химической защиты, причем весьма эффективным. И направлено оно уже не против невидимой микрофлоры, а против крупного организма.

Неужто у пчел есть специфический ответ для всех бегающих, летающих и быстро растущих «нарушителей», перешедших «государственную границу» улья?

Гонэ подверг тщательному исследованию на ростингибирующую активность все доступное содержимое улья: мед, воск, прополис, пергу, яд, а заодно и тела убитых и растертых в фарфоровой ступке пчел. Результаты этих экспериментов показали, что первое место по способности ингибировать растительные процессы занял неожиданно… мед ( схема 4 ). Правда, не сам мед, а его экстракт, полученный после разбавления и подкисления, то есть тех же операций, которые проводил и я, выделяя бензойную кислоту.

 
Схема 4. Ингибирование роста проростков латука различными экстрактами продуктов пчеловодства. Степень подавления: 1 - полное; 2 - 3/4; 3 - 1/2; 4 - 1/4 и 5 - контроль. Степень разбавления сухого остатка экстракта 1:50; 1:100 и т. д.

Активность, проявленная этим экстрактом, была необычайно высока: даже при разбавлении 1:20000 сухого остатка полностью задерживалось развитие проростков семян латука ( Латук - травянистое растение семейства сложноцветных ), который использовался в качестве тест-культуры. Кроме того, в отличие от тех веществ, которыми пчелы замазывали глазки картофеля, действие ингибиторов меда было обратимым, то есть после удаления вещества рост полностью возобновился. Гонэ не был химиком, поэтому ничего не мог сообщить о природе вещества или веществ, ответственных за столь высокую активность. Ознакомившись с опубликованными материалами его опытов, я предположил, что в этом сверхактивном экстракте присутствует абсцизовая   кислота. Она представляет собой практически универсальный ингибитор, содержащийся во всех растениях, как и стимулятор роста ауксин. Абсцизовая кислота принимает участие в регуляции важнейших процессов жизнедеятельности растения: подавляет перенос углеводов по ксилеме ( Ксилема - ткань, по которой питательные вещества доставляются от корней к листьям и другим органам растения ), ускоряет созревание плодов, опадение листьев, участвует в регуляции фазы покоя и т. д.

Занимаясь исследованием биологически активных веществ пчел, я имел веские основания считать, что этот важнейший биологический регулятор растений может быть и в меде, тем более, что вся активность сосредоточена в его кислой фракции. Чтобы проверить свое предположение, часть этилацетатного экстракта, оставшуюся после выделения бензойной кислоты, я подверг анализу на присутствие именно этого вещества гормонального уровня действия. Потребовалась более сложная очистка, но затраченные усилия были вознаграждены: в экстракте, по всем данным физико-химического анализа, действительно содержалась абсцизовая кислота.

Итак,  один из важнейших гормонов растений обнаружен в меде . Разумеется, он попал туда лишь с нектаром растений, поскольку организм животного не способен синтезировать необычную для него молекулу. Причем концентрация абсцизовой кислоты как в меде с суллы, так и в других исследованных медах оказалась заметно выше, чем в обычных растительных тканях. Установление этой закономерности облегчило понимание причин появления абсцизовой кислоты в нектаре, а после уже и в меде.

Что же все-таки абсцизовая кислота должна ингибировать в нектаре или нектарниках? Прежде чем ответить на вопрос, попробуем оценить затраты растения на продуцирование сладкого сока. Хороший медонос клевер красный с каждого гектара посева в лучшем случае дает 2-3 центнера семян и ровно столько же нектара. Воистину растение «не жалеет средств» на привлечение к своим цветам и подкормку шмелей и пчел!

Клевер красный - отнюдь не рекордист по нектарной щедрости: липа превосходит его в 3-4 раза, а фацелия - синеокая пчелиная трава, завезенная из Америки, да так и прижившаяся на наших припасечных участках, в хороших условиях способна выделить с гектара посева до тонны нектара.

В благодатную летнюю пору через заросли таежного красавца иван-чая пробираться рискованно - вся одежда может стать липкой от выливающихся капель нектара. И это растение выделяет многие сотни килограммов сладкого сока с каждого гектара занятой площади.

Еще один прославленный медонос - гречиха. К белоснежным, чуть подернутым розовой дымкой цветущим полям каждое лето кочуют тысячи пасек средней полосы. И возвращаются с медом. Количество нектара, выделяемого каждым цветком, казалось бы, ничтожно: всего 0,1 миллиграмма и меньше. Тем не менее сборы меда с одного гектара гречихи приближаются к центнеру, а ведь много нектара расходуется на лётную деятельность пчел, на переработку его в мед, немало выпивают и другие насекомые, часть нектара смывается дождями или подсыхает на солнце. С учетом всего этого получается, что цифры, выражающие объем нектаровыделения, делаются сравнимыми с показателем средней урожайности семян посева.

Красный клевер, люцерна, донник и множество других медоносов способны выделить несколько центнеров нектара - столько же, а иногда и значительно больше, чем вызревает семян на том же массиве.

Следовательно, «накладные расходы» на получение жизнеспособных семян с помощью насекомых-опылителей весьма велики. Недаром у растения, вступающего в фазу цветения, все вегетативные процессы прекращаются.

С любых медоносов пчелы, как правило, собирают нектар лишь короткое время. С гречихи, например, обычно не более 5-6 часов, хотя погода может оставаться вполне благоприятной и остальное время суток. Это, между прочим, очень раздражает пчел, и во время взятка с гречихи на пасеку без сетки лучше не заходить.

Растение как-то регулирует активность своих нектарников, через которые уходит столь большое количество питательных веществ. Не закрой своевременно гречиха свои сахарные шлюзы, она за теплый день и июльскую ночь буквально истекла бы нектаром, выделив с гектара еще 8-10 центнеров густого сиропа. Тогда не произошло бы ни завязи, ни налива семян, а нам о гречневой каше пришлось бы только мечтать. Вот растение каким-то образом (каким именно, еще не установлено) и лавирует, пытаясь и удовлетворить потребности завязавшихся семян в питательных веществах, и привлечь падких до нектара насекомых.

Лишь в самые благоприятные годы растение может «расщедриться» на сверхобильное выделение нектара, и пчеловоды, получив рекордные сборы меда, потом еще долго будут вспоминать их и сравнивать с последующими скудными взятками.

В обычные средние годы растение по-своему очень «решительно»: лишь только образуются первые завязи, как оно немедленно уменьшает «дотации» на секретирование нектара, что и служит причиной раздражения пчел, обнаруживающих вдруг ни с того ни с сего опустевшие цветки.

 
Рабочий перерыв

Растение постоянно реагирует на всякие изменения погоды, словно включает ту или иную генетическую программу своего поведения, как и все живое, движимое главной целью - оставить после себя жизнеспособное потомство. В нашем примере - это угловатые коричневатые зернышки гречихи.

Одним из звеньев такой регуляции, очевидно, и является абсцизовая кислота, передающая «команду» на приостановку секретирования новых порций нектара и на его обратное всасывание железистой тканью нектарника.

Обнаружив в меде абсцизовую кислоту, мы уже не удивились, когда из соседней хроматографической зоны смыли вещество, оказавшееся другим важнейшим гормоном роста растений - ауксином, или индолилуксусной кислотой.

Присутствия ауксина в нектаре следовало ожидать так же, как и абсцизовой кислоты, поскольку эти вещества - непременная часть любых растительных соков. Если вспомнить про способность муравьев-листорезов секретировать ауксин в тот момент, когда им необходимо повысить отдачу грибных плантаций, то можно предположить, что и пчелы осуществляют стимулирование нектаровыделения химическим или иным способом. Для практики это очень серьезный вопрос.

В пчеловодстве, как и в любой другой отрасли животноводства, главное - корма. Их источник - пыльценосные и нектароносные растения. Каждое пчеловодное хозяйство должно иметь представление о нектарном запасе окружающих угодий. Как их оценить? Надо сделать расчет, используя заранее известные данные.

Продуктивный полет пчелы равен примерно 2 км. Дальше ей летать невыгодно: и расход корма очень возрастает, и организм быстро снашивается от лётных «перегрузок». Зная об этом, пчеловоды и стремятся забраться в самый «эпицентр» медовых угодий. Поскольку определен радиус рабочего полета пчел, нетрудно установить площадь пчелиного угодья и оценить его медовый ресурс. Площадь круга с радиусом 2 км, равную примерно 1250 га, и понимают под пчелиным пастбищным участком.

Далее нам необходимо учесть все цветущие растения, заключенные в этом круге, и узнать, сколько каждое выделяет нектара. Есть и такие методики. Выявлено, например, что гектар посева гречихи дает около 70 кг меда, клевера белого - 100 кг, цветущих садов - 20-30 кг и т. д. Умножая эти величины погектарной продуктивности на площадь, занятую каждым медоносом, получим значение его вклада в общий медовый баланс местности. Суммируя вклады всех растений-нектароносов, произрастающих в зоне лёта пчел пасеки, определим медовый потенциал (Мп) данной местности:

М_n = М₁С₁ + М₂С₂ + М₃С₃ + ..-.+ М_nС_n,

где М_1…n - значение удельной медопродуктивности каждого вида; С - его площадь на пчелином пастбищном участке.

Таким путем получаются, естественно, усредненные цифры. На реальную величину медового потенциала сильно влияют, например, погодные условия, стравливание медоносов скотом, хозяйственная деятельность человека и т. д.

Фундаментальные исследования медоносных ресурсов центральных районов страны провел Александр Михайлович Ковалев (1959). В своей монографии он приводит расчеты, в которых использует данные по нектаропродуктивности, полученные в основном капиллярным методом (нектарную каплю из цветка осторожно извлекают при помощи тонких стеклянных трубочек).

Есть и другие методики определения количества выделяемого растением нектара, например методом смыва и т. д. В целом все они не противоречат друг другу и являются объективным показателем количества уже выделенного растением нектара.

На этом ясность кончается и начинаются сложности.

Согласно таким объективным критериям и фактическому подсчету медоносов, пасеки должны иметь на один пчелиный пастбищный участок в центральных лесных районах страны около 5,1 т меда, а в степных - около 7,3 т.

Столь высокие показатели вселяют надежду, что пасеки просто зальют нас медом. К сожалению, до сих пор этого не происходит. Причин несколько. Во-первых, расходы семьи малыми не назовешь. Только одной семье в год на удовлетворение насущных потребностей нужно около 100 кг меда, да и пчеловод мечтает о своей доле в качестве вознаграждения за труды. Если условно выделить ему 20 кг товарного меда, то медосбор семьи должен тогда составить 120 кг. Во-вторых, цифру медового запаса следует уменьшить примерно на 40% (это потери из-за плохой погоды, недостаточного развития силы семей и других неблагоприятных обстоятельств). В итоге мы получим, что в лесных районах можно содержать на одном месте всего 26 семей (3,1:0,12), а в более медоносной степной зоне - примерно 36 семей (4,28:0,12). Эти небольшие цифры не могут объяснить многие реальные факты.

В некоторых селах тех же степных областей Центра - Рязанской, Тамбовской, Воронежской - скапливается на одном участке 100-200 и более семей. Так, например, на территории Московской селекционной станции, расположенной на границе с Рязанской областью в отнюдь не самых богатых медоносных угодьях, на расстоянии примерно 1 км в течение десятков лет было сосредоточено более 200 семей, от большинства из них получали по 8-10 кг товарного меда. И этот пример - не исключение. Помножив цифру 200 на 110 кг (общий сбор меда за сезон), получим 22 т!

Как бы то ни было, пчелы действительно взимают с растений такую дань, иначе они просто не смогли бы существовать. Причем эту непомерную массу они собирают с площади, равной в данном случае не более чем двум пчелиным участкам. Продуктивность их, согласно изложенному выше расчету (учитывая, что эти пасеки расположены отнюдь не в самых изобильных районах черноземных степей), должна быть всего 6,5-7 т.

Следовательно, пчелы могут извлечь из нектарников в несколько раз больше сладкого сока, чем исследователи при помощи своих капилляров.

Можно, конечно, предположить, что в условиях локального пересыщения пчелы летают дальше условных 2 км, принося нужный им мед, по сути, из-за границы пастбищного круга, созданного человеческой абстракцией. Это допустимо, если «заграница», в свою очередь, не имеет солидной пасеки.

Для прояснения ситуации проще взять целый регион или страну. Так, в Болгарии на каждый квадратный километр территории приходится 7,6 пчелосемьи, или в расчете на пастбищный участок 91 семья, что требует медосбора в 11 т. В равнинной же части и возле городов плотность пчелиного заселения возрастает до 180-240 пчелиных семей. В этом случае пчелам придется «выдоить» с каждого пчелиного угодья по 22-30 т, что в 5-7 раз превосходит теоретические возможности, вычисленные по объективным (?) показателям. Причем в действительности многие пчелиные пастбища еще более перегружены. При 30-т продукции каждый гектар участка с учетом обычных потерь должен давать 50 кг меда. С «производством» такого количества может справиться только прекрасный медонос типа подсолнечника, если им будет занята сплошь вся территория, да и то его силы может не хватить. Однако, к сожалению пчеловодов, сплошных посевов большой протяженности не бывает.

Более того, из истории нашего пчеловодства, пчеловодства США и других стран известно, что многие промышленники допускали целесообразным держать на одном месте тысячу и более семей. У нас, например, такие пасеки возникали на границе лесной и степной части Рязанской, Тамбовской и Пензенской областей. И семьи не только выживали, но и давали сборы меда. Чтобы прокормить тысячу семей, нужно не менее 100 т (!) меда. Каждый гектар пастбищного участка в таком случае должен произвести 2 ц нектара, что уже не под силу и сплошным посевам хороших медоносов.

В чем же дело? Ведь мы еще практически не учитывали и те приблизительно 20 тысяч видов насекомых, которые фактически живут на той же территории, также пьют и сосут нектар.

Конечно, пересыщение местности пчелами снижает медосборы. Особенно красноречиво об этом говорит опыт финского пчеловодства. Пчеловоды этой страны давно убедились, что в одном месте лучше держать как можно меньше семей. Они стремятся найти уединенные точки, расставляя на каждом по 10-12, а то и по 5-6 ульев. Медовая продуктивность пчел в таких условиях резко возрастает, и пчеловоды отбирают по 40-50 кг товарного меда от каждой семьи.

Как объяснить все эти противоречивые факты?

Ответ может быть лишь один: реальная продуктивность растений значительно выше фиксируемой при помощи метода капиллярной трубки или смыва с нектарника холодной водой.

В последнее время накапливается все больше данных, подтверждающих ранее установленные факты (А. Н. Мельниченко и др.), что  нектаропродуктивность растений существенно возрастает при повторном или многократном посещении их пчелами.

Каким же путем пчела добивается большей отдачи от цветка? Специальные цветные фильмы о поведении нектарососущих и лижущих вскрывают активность насекомого, которое буквально-таки массирует цветок, тормошит его, многократно обводит язычком нектарную ткань и т. д. Растение на такое обращение «выдает» намного больше сладкого сока, чем получает исследователь, манипулирующий острой стеклянной трубкой или устраивающий нектарнику «всемирный потоп» по методу смыва!

Небольшая, но важная деталь - с язычка или хоботка насекомого при этом могут выделяться какие-то секреты. Допустима ли тут прямая химическая стимуляция ауксином, попавшим потом в мед, или другим стимулятором? Очень соблазнительно думать так, но подождем дополнительных подтверждений.

Как же в таком случае объяснить опыт Финляндии?

По-видимому, есть две фазы в отделении нектара: первичное выделение, доступное всем насекомым (и капиллярам!), и вторичное, проявляющееся лишь в ответ на специальное физическое либо химическое воздействие насекомого-опылителя.

Возможно, работа пчел на экстенсивном уровне, то есть при избытке цветущих растений, более эффективна, что и используют финские пчеловоды. Если же растений, дающих нектар, становится мало, пчелы могут каким-то образом заставить растение выдать повторные дозы сладости. Причем одни медоносы, видимо, более податливы к пчелиному стимулированию, поэтому пчелы их любят. Маленьких сборщиц привлекают растения семейства губоцветных - яснотка белая, глухая крапива, синяк, им нравятся фацелия, бобовые - клевер, донник, желтая и белая акация, почти беспрерывно летят они к цветам малины, с малым промежутком времени посещая один и тот же цветок, роем вьются на липе. Во время медосбора с этих растений пчелы спокойны и миролюбивы, но вот отношения с упомянутой выше гречихой явно более «натянутые». Тянутся к ней пчелы, но очень раздражаются.

 
Обманутая пчела летит домой раздраженной

Раз мы встали на путь гипотез, можно решиться еще на одну и предположить, что система активирования нектарников, используемая медоносной пчелой, не срабатывает почему-то на короткоживущих цветках гречихи. И пчела, обнаружив в очередной прилет «подработанный» ею, но пустой цветок, раздраженная и обманутая, летит обратно, выражая свое «настроение» на ни в чем не повинном на этот раз пчеловоде или находящихся рядом с пасекой людях и животных.

Если это действительно так, то гречиха - типично экстенсивная медоносная культура, в отличие, например, от обитателей заброшенных усадеб пустырника или синяка, дающих в некоторые годы и с небольших участков феноменальные сборы меда. Основатель рамочного пчеловодства наш выдающийся соотечественник П. И. Прокопович утверждал, что одна десятина синяка может заменить до 20 десятин гречихи. Медопродуктивность гречихи, определенная методом капилляров, который так «не любят» растения, и найденная на практике реальная величина (около 70 кг с гектара) примерно сходятся. Это и позволяет проводить кочевку организованно, не полагаясь только на вторичные эффекты нектаровыделения.

И еще: растения, многократно посещавшиеся пчелами, дают больший урожай, чем те, которых они не баловали своим вниманием (даже при одинаковом количестве завязей). Вновь явный знак стимулирования пчелами нектарников, а через них - и всего растения!

Исследования в этих направлениях очень перспективны: они могут существенно изменить наши прежние представления о нектарной мощи медоносов и подсказать человеку, как помочь пчелам наладить контакты с наиболее податливыми растениями.

Мы же, люди, бродя в весеннюю и летнюю пору по цветущему раздолью, можем иногда призадуматься, сколь щедра Природа, изливающая красоту своих форм и красок, истекающая медовыми реками, словно бы венчая ради мирного сотрудничества пчелиное и растительное царства.

НЕКТАР И ЗАЩИТА РАСТЕНИЙ

( Просчеты химиков. - Подножка «союзникам». - Гурманство энтомофагов. - Организация защиты у растений с внецветковыми нектарниками. )

Появление нектара как нового фактора во взаимоотношениях пчел и растений имело очень серьезные последствия для биосферы нашей планеты. Из описанных к настоящему времени примерно 375 тысяч разнообразных представителей флоры большая часть - 250 тысяч видов относится к цветковым растениям. В поддержании их существования на Земле узловым моментом является перекрестное опыление.

Часть из них пользуется услугами ветра, но ветроопыляемые растения расточительны: лишь самая ничтожная доля произведенной ими пыльцы попадает на цветок и дает начало новой завязи.

Безадресная передача пыльцы эффективна лишь при высокой плотности заселения. Действительно, просматривая список ветроопыляемых видов, мы видим, что большинство их занимает очень прочные позиции на земной суше, например береза, тополь.

К ветроопыляемым видам относятся и многие важные для человека культурные растения: пшеница, овес, ячмень, кукуруза. На земле им особенно уютно: высеваемые на громадных площадях, они без труда насыщают пыльцой свое жизненное пространство, обмениваясь необходимой для укрепления потомства генетической информацией.

Другие виды, теснимые преуспевающими соседями, перешли в свое время к использованию более сложных форм перекрестного опыления с участием насекомых-посредников. И сейчас мы наблюдаем за результатом этих совместных действий: неисчислимая армада насекомых вовсю «трудится» на эволюцию цветковых, угощаясь за столь ценную помощь их ответными дарами - пыльцой и нектаром.

Природная селекция, адаптирование к среде стали эффективнее, а мир краше и разнообразнее. Однако явился новый тотальный эволюционный фактор: началась эпоха стремительной эволюции человека, и на полях, лугах и в лесах заметно пооскудело созданное природой видовое разнообразие, замененное точно расчерченными квадратами наших сельскохозяйственных угодий, на которых возделываются лишь ограниченные виды растений.

Насекомые, специализирующиеся на опылении, а также менее разборчивые всеядные не преминули воспользоваться открывшимися возможностями и, стремительно размножившись, стали серьезными конкурентами человека в потреблении выращиваемой им продукции. Царю природы такие непрошенные «нахлебники» явно пришлись не «ко двору», и он, воспользовавшись первыми достижениями цивилизации, объявил им войну всеми доступными средствами. Наиболее сильные химические средства поначалу разрушили позиции безмерно размножившихся фитофагов - пожирателей растений. Урожаи очень возросли, пищи стало больше, и человек почувствовал себя еще увереннее в своих отношениях с природой.

 
Теряется одна треть урожая

Однако позиции потесненных, но не уничтоженных насекомых-вредителей незаметно вновь усилились. С каждым годом приходилось все чаще обрабатывать один и тот же посев, потом обработки стали терять эффективность: то, что ранее считалось свойственным лишь микроорганизмам (быстрая приспособляемость к токсическим веществам), проявилось в полной мере и у насекомых. Нашему химическому оружию они противопоставили биологическую защиту. Поскольку живой организм очень пластичен и способен к глубоким внутренним перестройкам, равновесие стало неуклонно сдвигаться в сторону защищающихся. Сейчас урожаи еще растут в абсолютных цифрах, но относительный рост потерь превышает относительный рост урожайности, и нам нельзя ждать, когда эта относительность станет абсолютной и урожай будет падать.

Ученые подсчитали, что от всех болезней и вредителей сейчас в мире теряется ежегодно до 1/3 (!) урожая. Каков же выход из создавшегося положения? На какие механизмы опираться человеку, где найти тот путь, который позволит ему надежнее защитить свои поля и начать сотрудничать с природой, а не вызывать ее сопротивление?

Мы видим цветы и плоды - результат длившегося миллионы лет сотрудничества пчел и растений, сами же, если забыть о наших технических достижениях и говорить о творчестве в области живой природы, еще не можем похвалиться большими успехами.

Наш актив - домашние животные и культурные растения, в общем-то они созданы в угоду лишь одному виду (человеку) и не слишком далеко ушли от своих природных форм. Мы не вправе также забыть и о «Красных книгах» природы и тех видах, которые вообще исчезли с лица Земли в результате проявления незапланированных последствий деятельности человека. Неантагонистические отношения, - возможно, будущая форма жизни людей в окружающем мире - заслуживают самого пристального изучения.

Мы вынуждены и здесь отдать должное пчелам: именно интерес к их деятельности, источникам питания позволил приоткрыть одну из наиболее интересных и многообещающих страниц в отношениях между видами. Оказалось, что основная пища пчел - нектар и пыльца - имеет решающее значение и для защиты… самих растений.

Что же показали эти исследования? Столь «разношерстной» армии фитофагов (насекомых, питающихся только растениями), которая ежегодно накатывается на наши поля, никогда не бывает в естественных целинных биоценозах, отличающихся удивительной стабильностью своей флоры и фауны. Размножение фитофагов в естественных условиях регулируется, как и во всех системах, объединенных трофическими (пищевыми) связями, их хищниками - энтомофагами, которые синхронно размножаются соответственно первым: много фитофагов - увеличивается и племя тех, кому они сами служат пищей. Уменьшается число вредителей - падает вслед за ним и число их хищников-энтомофагов.

Беда энтомофагов, а, следовательно, и их союзника - человека - в том, что мы видим, как фитофаги губят поля и сады, но просматриваем решающий момент, как самка энтомофага откладывает смертоносное яичко в тело будущей жертвы - насекомого, которое конкурирует с нами за обладание съедобными продуктами.

Убивая химическим оружием фитофагов, мы убиваем и их вредителей. Ученые знали об этом, но рассчитывали, что те и другие будут гибнуть в равных количествах и равновесие не нарушится. Когда же в присутствии хозяев кто-то поедает будущий урожай на тысячах гектаров полей, вряд ли они станут долго рассуждать, а поспешат взяться за химические средства борьбы.

К сожалению, вскоре открылись незапланированные последствия этой борьбы. Оказалось, что решающий удар по нашим «союзникам» - энтомофагам - мы неосознанно нанесли с двух других сторон.

Прежде всего лишили их кормовой базы. Для этих насекомых кормом служат не только тела их будущих жертв - фитофагов, но и пыльца и нектар цветковых растений.

Нектар - явно предпочитаемая пища почти всех насекомых, включая и хищных. Летная деятельность этих шестиногих требует очень много энергии, основной источник которой - углеводы. В нектаре содержание углеводов (сахаров - глюкозы, фруктозы и сахарозы) достигает в среднем 50%. Это в 5 раз больше, чем в сладких «угощениях» растений, предназначенных млекопитающим и птицам, - спелых фруктах, ягодах, а также арбузах, дынях. Растение, нуждающееся в насекомых-опылителях, и привлекает их столь высококонцентрированной пищей, как нектар.

Интенсивность обмена у насекомых в период их активности гораздо выше, чем у млекопитающих, в том числе в человека. Мы в этом уже могли убедиться, когда оценивали «производственную мощность» пчелиных «фабрик» молочка, меда.

Хищным насекомым в поисках пищи также приходится налетать солидный «километраж». «Горючим» для этого им служит почти исключительно нектар цветковых растений.

Помимо нектара, самки энтомофагов нуждаются и в другом даре цветка - пыльце. Без усиленного потребления этой белковой пищи, содержащей исключительно богатый набор биологически активных веществ, у самок не развиваются фолликулы (яйца), и им нечем поражать безмерно размножившиеся полчища фитофагов.

Таким образом, энтомофаги предстают перед нами то в виде безобидных «вегетарианцев», то истинных хищников - «мясоедов».

Эти тонкости не были учтены на первых порах массовой химизации сельского хозяйства, более того, ввели в правило тщательную уборку с полей и промежуточных полос всех тех растений, которые не связаны с возделываемой монокультурой, чаще всего не медоносной. Самкам полезных шестиногих стало нечем питаться, зато фитофагам - величайшее кормовое раздолье: ведь каждый из них уже хорошо прижился на поле, «подобрав» наиболее подходящую по его вкусу культуру - капусту, картофель, свеклу и другие очень важные для нас растения.

Мало того, мы добиваем наших союзников и в их зимних «ложах», которые они устраивают на участках с кустарниковой и древесной растительностью, где под опавшей листвой можно укрыться от дождя, ветра и мороза. Это и опушки леса, и овраги, и балки, и придорожье, и любые кустарники, и одиноко стоящие деревья, и колки, и заросли бурьяна, и всякие прочие неудобья. То есть опять-таки все то, что подлежит выравниванию, выкорчевыванию и распахиванию. Разумеется, без компенсации.

В случаях, когда энтомофаги обеспечены тем немногим, что им требуется для полноценной жизни - местами для зимовок и растениями-медоносами и пыльценосами, расположенными вблизи сосредоточения фитофагов, деятельность последних подавлена до уровня практической безвредности.

Член-корреспондент ВАСХНИЛ А. Н. Мельниченко, уделивший со своими коллегами много внимания этой проблеме, писал: «Применение ядохимикатов привело к тому, что сейчас, например, в правобережных районах Горьковской области из 17 видов шмелей - опылителей клевера осталось только 6-7. Почти полностью погибли здесь ценнейшие виды диких пчел - опылителей люцерны. Резко уменьшилась численность местных энтомофагов. В то же время полностью сохранились все виды вредных насекомых, а численность ряда этих видов увеличилась» («Пчеловодство», 1980, №4).

Такова картина нашего сражения с насекомыми. А. Н. Мельниченко пишет, что в исследованных хозяйствах Куйбышевской области в период до массового использования ядохимикатов (1934-1944 годы) на каждый гектар полей приходилось до 500 тысяч (!) энтомофагов различных видов, которые надежно подавляли массовое размножение вредителей.

Можно ли уже сейчас в свете закономерностей, открытых, наконец, учеными, отказаться от ядохимикатов вовсе и начать подсевать цветущие растения к полям и создавать зимовники энтомофагам - участки древесной и кустарниковой растительности, надеясь, что проблема будет решена немедленно?

К сожалению, сделать это невозможно - слишком большой ущерб понесла местная, наиболее ценная энтомофауна. Биологическая промышленность освоила, правда, искусственный выпуск нескольких видов энтомофагов, в том числе трихограмм, но эффективность их использования невысока. Даже при выпуске 200 тысяч взрослых трихограмм на гектар посева, пораженного луговым мотыльком, они заражают не более 30% яиц вредителей, так как трихограммы, отличаясь всеядностью, заражают не только мотылька, но и других насекомых, включая полезных.

Только при достаточном видовом разнообразии энтомофагов достигается надежное подавление размножения вредных насекомых, то, что мы видим в не тронутых человеком биоценозах - ковыльных степях, саваннах, прериях. В любом случае без питания пыльцой и нектаром энтомофаги не смогут выполнить свои охранные функции.

Итак, вновь пыльца и нектар.

Особая роль последнего проявляется порой неожиданно. Взять хотя бы тайну внецветковых нектарников. Ими снабжены многие растения (например, вика, хлопок), и пчелы собирают с них массу нектара,  не участвуя ни в каком опылении .

«Что за расточительность, - подумает читатель, - ведь растению производство этой сладости тоже обходится недешево?».

Однако исследования показали, что там, где есть источник нектара, всегда вьются и питающиеся им самки энтомофагов. Неужто растение, подкармливая их, привлекает к себе «личную охрану»?

Удивительно! В деле защиты растений решающая роль принадлежит… самому растению.

Человеку следует лишь содействовать этим механизмам и позаботиться о надежных зимних укрытиях и летних «подкормочных» пунктах для своих «союзников». Требуется не столь много усилий: надо продуманно обсеять наши поля цветковыми растениями и оставить вблизи них небольшие участки деревьев и кустарников, которые придадут новую привлекательность сельскохозяйственным пейзажам и заметно повысят медосбор пасек.

ПЧЕЛИНОЕ ЛЕКАРСТВО

РЕМОНТНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ В УЛЬЕ

( Озабоченность пчел и недовольство пчеловода. - Саркофаги в улье. - Невидимый заслон для микробов. )

Как бы ни была строга и бескомпромиссна стража у пчел, как бы ни был сух и прочен улей и как бы ни полнился он запасами меда и пыльцы, семья не будет себя чувствовать в безопасности, пока на рамках, потолке, в различных укромных местах не появятся буроватые с зеленоватым или коричневым оттенком наросты удивительно пахучего смолистого вещества. Вещество это - прополис.

Зачем он семье?

Понаблюдаем за обитателями улья и увидим, как в осенний теплый день, когда все нектарососущие обеспокоены лишь одним - поиском чего-либо сладкого, пчелы с целеустремленностью и упорством отковыривают прочно прилипшие к старым рамкам или брускам кусочки прополиса. Еще более явствен прополисный голод и тяга пчел к старым ульям ранней весной.

 
Пчелиное лекарство

Пчеловоды долго не обращали на липкое вещество серьезного внимания. Временами оно даже серьезно осложняло их работу, особенно на большой пасеке:

скрепленные прополисом рамки нелегко было отделить одну от другой, а отмыть руки от него не всегда удавалось и с помощью мыла.

Последнее свойство прополиса - его великолепную адгезию, то есть способность сцеплять самые различные по своей физической природе поверхности - в свое время усмотрели наблюдательные мастера и стали изготовлять на его основе особо прочные лаки. Скрипки Страдивари во многом обязаны своим удивительным звучанием и сохранностью прополисному лаку, которым выдающийся итальянский мастер покрывал свои инструменты.

 
Прополисным лаком пользовался Страдевари

Прополис действительно надежно сцепляет деревянные поверхности. Скрепленные им пчелиные рамки так прочно сидят в фальцах улья, что его можно перевозить на кочевку, не прибегая к помощи гвоздей и специальных укрепителей.

Однако прополис обладает не только прекрасными свойствами ремонтно-строительного материала. Об этом внимательному пчеловоду время от времени напоминают другие факты.

Пчелиный улей - вечная загадка и приманка для всех ползающих, прыгающих и бегающих добытчиков пищи. Случается, что в него попадают и достаточно крупные по размерам непрошеные «гости» - ящерицы, змеи, мыши, крупные бабочки, не успевшие вовремя покинуть опасную зону. Против «пришельцев» пчелы безжалостно используют свое смертоносное оружие - яд.

Бездыханным врагам, однако, уготованы роскошные «похороны»: пчелы бальзамируют толстым слоем свежепринесенного прополиса их трупы, которые теперь не подвергнутся гнилостному разложению еще очень долгое время.

Мумификация тел убитых животных в прополисных «саркофагах» - явное свидетельство антимикробной силы этого вещества.

Мы уже знаем, что важнейшей отличительной чертой колоний медоносных пчел является постоянно поддерживаемая в их гнездах в течение всего периода выращивания личинок высокая (в пределах 34-35^оС) температура.

Способность колоний пчел удерживать и регулировать температуру на столь высоком уровне позволила им выйти за рамки, ограничивающие жизненные проявления одиночных пчел, и резко расширить экологическую пишу обитания благодаря освоению дополнительных нектарных запасов местности.

Однако биологический выигрыш, связанный с организацией «поточного производства» выращивания личинок в предельно короткие сроки и оптимизацией условий переработки больших порций нектара, мог оказаться сведенным на нет опасностью изнутри: температура в гнезде идеальна и для развития вредных микроорганизмов. Действительно, когда в лаборатории определяют биологическую активность отдельных соединений, испытуемую смесь с веществом и питательным субстратом специально выдерживают в термостате именно при средней температуре улья. И уже через сутки микробы в контрольных чашках успевают размножиться до размеров гигантских, видимых не вооруженным глазом колоний.

Ясно, что такое нашествие микробов грозило бы каждому улью, содержимое которого привлекает все типы микроскопических существ. Их привлекают свежепринесенный нектар и уже созревший мед, пыльца и продукт ее переработки - перга, личиночная пища пчел и сами личинки. Каждый раз в нелетную погоду на дне улья скапливаются различный мусор и вынужденные выделения пчел, несмотря на это, основные продукты семьи сохраняются в чистоте, хотя и находятся в постоянном контакте с вечно снующими по ним юркими обитательницами улья.

Почему же пчелиные продукты остаются свежими неопределенно долгое время в улье? Только ли дело в том, что и нектар, и пыльца получают специальные антимикробные добавки при их «доводке» до пчелиного «ГОСТа», или еще и в том, что самих носителей нежелательных превращений в улье не так уж много?

Последнее обстоятельство очень важно. Из опыта эпидемиологии хорошо известно, что устойчивость организма зависит не только от внутренних факторов, но и от инфекционной нагрузки среды обитания. В среде, где плотность вредных микробов возрастает, при прочих равных условиях увеличивается и опасность инфекций.

Ответы па поставленные вопросы дадут нам ученые, за ходом поиска которых мы проследим ниже.

ПЕРВЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТЫ

( Диссертация Пьера Лави. - Химический скальпель Мишеля Барбье. - Гипотеза М. Кюстенмахера. - Как увидеть пчелу-невидимку? )

Американский бактериолог К. Уайт еще в 1906 году пытался исследовать микробную флору улья, но столкнулся с неожиданным затруднением. Посевы, которые он делал, водя стерильной платиновой проволокой по самым различным частям гнезда, погружая ее время от времени в пробирки с питательной средой, ни дали почти никаких результатов. Создавалось впечатление, что в улье вообще нет микроорганизмов. В это было трудно поверить, но повторные опыты доказали неслучайность первых и подтвердили явную обедненность микрофлоры улья.

Уайт не смог тогда объяснить природу действующей в улье системы антибиотической защиты, поскольку сами антибиотики были открыты много позже, но его опыты впервые указали на существование такой системы в гнездах медоносных пчел.

Спустя 50 лет знаменитый французский энтомолог Реми Шовен, возглавлявший в то время научно-исследовательскую станцию по пчеловодству вблизи Парижа, вспомнил об экспериментах Уайта. Ученый вместе со своим коллегой (впоследствии директором этой станции) Пьером Лави решил исследовать антибиотические факторы улья.

Довольно быстро выяснилось, что экстракты практически всего содержимого улья - меда, воска, прополиса, перги, личиночного корма и самих пчел - обладают выраженной способностью сдерживать рост микроорганизмов. Причем один продукт среди них явно превосходил другие. Это и был прополис (пчелиный клей).

Шовен и Лави провели очень тщательные биологические исследования всех полученных экстрактов, меняли тестируемый микроорганизм, режим экстракции, растворитель, используемый для нее, изучали влияние температуры на активность извлеченных соединений и пришли к определенным выводам. На их основе Лави была написана диссертация, а химики получили достаточное обоснование, чтобы приступить к работе и полностью раскрыть химическую природу безусловно присутствующих в улье и в первую очередь в прополисе действующих антимикробных факторов.

Заслуга Лави в том, что он отвел прополису главную роль в системе антимикробной защиты пчел. Это вещество обладает самым широким спектром антибиотического действия, находится буквально во всех частях внутриульевого пространства и похоже, что именно им пчелы стерилизуют стенки ячеек, бывших в употреблении, особенно после выведения в них личинок.

Лави удалось привлечь к исследованиям группу сотрудников Института химии природных веществ во главе с известным химиком Мишелем Барбье.

Мишель Барбье и его коллеги приступили к работе, придерживаясь классического метода поиска антибиотиков. Первоначально они выбрали наиболее чувствительный и удобный в работе тест-организм - широко распространенную бактерию  Bacillus subtilis , или сенную палочку, и стали дробить активный экстракт прополиса на отдельные фракции.

 
Схема 5. Структурные формулы биологически активных веществ, идентифицированных в прополисе французского типа М. Барбье, П. Лави и др. (1964, 1970)

Путем дистилляции в вакууме образец прополиса разделили на фракции, различающиеся точкой кипения, и каждую из них подвергли биоиспытаниям на выбранный микроорганизм. Лишь две фракции оказались заметно активными: обе они проявляли активность в концентрации от 0,03 до 0,16 мг в 1 мл. Это не была высокая активность, но химики продолжили исследование. В результате дополнительной очистки фракций из них были выделены два соединения, которые действительно обладали способностью сдерживать рост сенной палочки и некоторых других микроорганизмов.

Полученные соединения, формулы которых приведены ниже, оказались принадлежащими к классу флавоноидов - широко распространенных в растительном мире веществ.

Этот факт существенно подкрепил позиции тех, кто считал, что прополис происходит из продуктов жизнедеятельности каких-то растений. Ученые сделали первые шаги к химической расшифровке вещества, которое среди других продуктов, содержащихся в улье, особенно долго хранило свои тайны, в том числе главную тайну своего происхождения. А между тем она интересовала людей с давних пор.

Древние ученые и натуралисты, чьи труды дошли до нашего времени, высказывали свои предположения о происхождении загадочного продукта, созданного семьей пчел. Аристотель, очень серьезно интересовавшийся жизнью маленьких тружеников, полагал, что пчелы приносят его извне, как и нектар растений.

Вообще эта точка зрения преобладала среди пчеловодов и исследователей биологии пчелиной семьи. Ее придерживался, в частности, и знаменитый французский естествоиспытатель Ф. Губер (1814), практически не ошибавшийся в своих научных прогнозах.

Тем не менее природа прополиса оставалась невыясненной. В естественном виде он нигде не встречался в природе, кроме как в ульях. Утверждение о том, что пчелы собирают его в виде смол растений, например с почек, не объясняло, откуда вещество берется в ульях, отвезенных в степь, или летом, когда все почки превратились в пушистые зеленые листки.

В 1907 году немецкий естествоиспытатель М. Кюстенмахер выдвинул иную гипотезу о происхождении прополиса. Чтобы объяснить появление пчелиного клея в летнее время года, он предположил, что пчелы это вещество получают как дополнительный материал при переработке пыльцы в корм личинок. Для доказательства ученый сослался, во-первых, на особенности строения среднего (или хилусного) желудка пчелы, а во-вторых, на обнаруженный ботаниками тех лет в пыльцевых зернах так называемый жирный пыльцевой бальзам.

По мнению М. Кюстенмахера, пыльцевой бальзам освобождается в преджелудке пчелы, имеющем специальный перетирающий аппарат из твердых хитиновых пластинок, и отрыгивается наружу, а другую часть компонентов пыльцы пчела использует в качестве пищи.

Гипотеза Кюстенмахера подкупала объяснением появления прополиса в ульях пчел, когда вокруг не было явных источников смолистых веществ, то есть в начале и середине лета. В некоторой степени она поднимала и ценность прополиса как уникального, вырабатываемого только пчелой продукта.

Тем не менее гипотеза Кюстенмахера не была безоговорочно принята пчеловодами. Вокруг нее разгорелись весьма ожесточенные споры, утихшие практически лишь в самые последние годы. Прежде всего знатоки анатомии пчелы доказали, что в ее преджелудке не могут произойти те превращения, о которых говорил Кюстенмахер. Не согласны с автором гипотезы были и многие пчеловоды и исследователи, достоверно наблюдавшие работу пчел по сбору смолистых веществ с растений, например с почек тополя, и дальнейшую судьбу смолистых нош в улье.

Среди таких исследователей особенно следует отметить зарубежных ученых Г. Рёша (1927) и В. Мейера (1956).

Первый выделил среди особей, работающих с прополисом, пчел-сборщиц и «цементирующих» пчел, которые принимали принесенный материал и использовали его внутри улья для разных нужд семьи.

Пчел, занятых сбором прополиса, очень немного.

Я провел несложный арифметический подсчет, который, как мне казалось, кое-что прояснил. Отдельная ноша смолистого материала, вносимого пчелой, весит в среднем 10 мг. Именно с такими ношами и удавалось отлавливать на летках пчел в ясные и теплые дни лета. В улье за сезон редко накапливается более 50 г прополиса, причем примерно третью часть составляет уже добавляемый в улье воск.

Если принять, что пчела занимается сбором прополиса 100 дней, совершая каждый день по 5 рейсов, то можно определить число сборщиц смолистого вещества - их в улье вряд ли будет более одного-двух десятков.

Площадь, активно посещаемая пчелами-фуражирами, равна в среднем 1200-1300 га. На такой территории пчеловоды обычно держат 50-100 семей. Следовательно, в этом случае сбором прополиса будут ежедневно заняты одна-две тысячи пчел, или примерно одна пчела на гектар. Не удивительно, что обнаружить их непросто. Кюстенмахер, например, писал: «Несмотря на внимательное наблюдение, я не видел ни одной пчелы, которая собирала бы смолу с почек, и поэтому для меня этот вопрос является фантастическим». Так весьма решительно высказался о возможности сбора пчелами смол вне улья автор взволновавшей пчеловодный мир гипотезы.

Действительно, прямые визуальные наблюдения мало что дают. Можно увидеть пчелу, собирающую смолу на каком-то растении, а потом транспортирующую собранную ношу домой, описать и остальные процессы использования принесенного вещества в улье, но эти данные не помогут ответить на главный вопрос: что же представляет собой основная масса прополиса?

Это вещество оказалось «крепким орешком» и для химиков. Первые попытки исследовать прополис были сделаны еще в начале XX века. Тот же М. Кюстенмахер сообщил об идентификации в прополисе коричной кислоты и соответствующего ей коричного спирта. Это было в 1911 году. Тогда же другой немецкий исследователь К. Дитрих идентифицировал в прополисе 4-окси-3-метоксибензальдегид, или ванилин.

Спустя 16 лет французский исследователь Г. Жобер поместил в Докладах национальной Академии паук статью об идентификации в прополисе вещества, придающего, по его мнению, желтый цвет воску, в который оно попадает с прополисом (в виде примеси). Это вещество (5,7-диоксифлавон, или хризин), так же, как и позже выделенные Мишелем Барбье соединения, оказалось принадлежащим к классу флавоноидов. Хризин - действительно желтый пигмент, и его идентификация в прополисе могла повести исследователей по верному пути.

Этот путь мог быть начат и от первых результатов химических анализов Кюстенмахера и Дитриха: все они свидетельствовали о растительной природе прополиса. Но химики были еще беспомощны, и вопрос о более точном происхождении прополиса оставался открытым.

В тактике первых исследований прополиса был еще один очень уязвимый момент. Химический состав этого вещества, встречаемого в каждой семье пчел, неодинаков на разных пасеках, а порой и в соседних ульях. Исследователь, задумавший изучать прополис, попадает в очень сложное положение, так как не уверен в воспроизводимости результатов. Если состав прополиса столь изменчив, где гарантия того, что хризин, обнаруженный Жобером в исследованном им французском образце прополиса, непременно окажется и в образце, взятом, например, в Советском Союзе?

ЭСТАФЕТУ ПРИНИМАЕТ АВТОР

( Чудесный метод. - Загадка цветовых пятен. - Небольшие «уступки» прополиса. )

К 60-м годам текущего столетия о прополисе уже было накоплено немало биологических данных, но его химическая природа оставалась крайне мало изученной. Предстояло найти какие-то привязочные, в первую очередь химические координаты пчелиного клея. Этой работой я со своими помощниками занялся в 1963 году в одной из лабораторий Института химии природных соединений АН СССР (в 1974 году он был переименован в Институт биоорганической химии имени М. М. Шемякина).

Собрав большое число образцов прополиса из самых различных районов страны, мы подвергли их тщательному исследованию методом хроматографии.

О хроматографии следует рассказать подробнее. Этот метод, открытый более 70 лет назад русским ботаником М. С. Цветом (1872-1919), буквально преобразил лицо современной химии, сделав работу химика более изящной и увлекательной.

Если раньше, стремясь выделить какое-либо соединение, химик мечтал получить его в кристаллической форме, то теперь вещества стали представать перед его глазами в виде играющих всеми цветами радуги пятен на хроматографических пластинках.

С явлениями хроматографии мы иногда сталкиваемся и в обычной жизни. Например, когда неосторожно капнем на белое платье или скатерть красным вином, соком вишни или другой спелой ягоды.

Что при этом происходит?

Красящие зоны, расходясь концентрическими кругами, впереди окаймляются бесцветной полоской, в которой перемещается вода, а в случае с вином - ее смесь со спиртом. Если мы заинтересуемся этим явлением и, продолжив наблюдения, дополнительно капнем в центр пятна водой или другим растворителем, то красящие зоны слегка продвинутся, а бесцветная убежит еще дальше от центра. По сути это и есть эффект хроматографии в тонком слое (ТСХ).

Представим теперь, что мы в химической лаборатории, где идет процесс разделения смеси веществ. Химики для таких целей берут, конечно, другие материалы. Особенно широкое применение получила кремниевая кислота, или силикагель. Кремниевая кислота - не что иное, как речной песок, но ее гранулы еще содержат воду. Сам речной песок хроматографически мало активен, и его нельзя использовать, например, для выведения пятна на скатерти. Чтобы получить более активную форму адсорбента (поглотителя), кремниевую кислоту осаждают в виде студнеобразного геля и высушивают в определенном режиме. Растерев белоснежные гранулы в порошок и просеяв его через специальные сита, получают однородные по размеру частицы фракции - материал, который можно использовать для хроматографии. Для ее тонкослойного варианта, особенно полюбившегося химикам, порошки адсорбента наносят ровным слоем на пластинку, сделанную из стекла или алюминиевой фольги.

Исследуемую смесь веществ растворяют в ацетоне или спирте и тонким стеклянным капилляром, слегка касаясь поверхности адсорбента, наносят раствор в заранее размеченные точки. Активированные частицы силикагеля быстро впитывают в себя столбик капиллярной жидкости вместе с растворенным в ней веществом, образуя небольшое пятнышко исходной зоны.

Пластинку затем помещают в специальную стеклянную камеру, представляющую собой герметически закрытый сосуд, на дно которого налита нужная для деления смесь растворителей или, как ее называют, система. При погружении края пластинки в жидкость система впитывается контактирующими друг с другом частицами адсорбента и начинает перемещаться вверх, то есть приводится в действие механизм, аналогичный тому, что поддерживает огонь в керосиновой лампе. Вещества иногда можно разделить и при помощи очищенного керосина, но лучше специально подобрать систему. Лучшая система та, в которой компоненты исследуемой смеси как можно дальше отделяются один от другого при прохождении по пластинке бегущего вала, или фронта растворителей.

 
Редкое застолье обходится без пятен на скатерти

Когда такой фронт проходит через участок, где «сидят» молекулы нанесенного вещества, последние обретают подвижность и, увлекаемые током растворителей, перемещаются вслед за ними. Частицы адсорбента, однако, препятствуют этому процессу, задерживая «увлеченную» молекулу. В результате устанавливается некое равновесие, и величина пробега потревоженной молекулы по пластинке будет зависеть от того, к чему у нее большее влечение (или сродство) - к растворителю или к частицам белоснежного вещества - адсорбента.

Некоторые молекулы «не изменяют» приютившему их адсорбенту, совершенно не увлекаются растворителем и остаются на месте. Другие же, обычно более легкие, - «бегут» почти вместе с прокатывающимся по пластинке валом жидкости. Искусство химика и состоит в подборе адсорбента и системы таким образом, чтобы интересующие его молекулы вещества в меру увлекались растворителями и не слишком «засиживались» на неподвижных частях адсорбента.

Для оценки такой меры химики условились ввести величину хроматографической подвижности (R_f), которая выражается отношением длины пробега вещества к длине пробега фронта растворителей. У вещества с R_f, равной 0-0,1, хроматографическая подвижность мала, при R_f 0,9-1,0, наоборот, слишком велика.

Наблюдательные химики выявили, что на «сортировку» молекул по поверхности адсорбента можно влиять извне, меняя растворитель и сам адсорбент, и тогда «отстающие» молекулы могут выйти в «передовые». Это и создает химику необычайные возможности, и он, овладев хроматографией, чувствует себя хозяином положения.

Однако продолжим наш опыт. Смесь растворителей, пропитав миллиметр за миллиметром нанесенный на пластинку адсорбент, достигла, наконец, края пластинки. В этот момент пластинку надо вынуть из камеры и, подсушив ее на воздухе, увидеть те места, которые заняли молекулы после проведенного «соревнования на подвижность». До этого все они находились в одной «компании», как бегуны на старте, теперь же одна молекула, побольше и потяжелее, отстала от более легких, другая, хотя и небольшая, содержала в себе активные группы (гидроксил, карбоксил, аминогруппу), за которые «цеплялся» адсорбент, не позволяя ей развить большую хроматографическую скорость, и тоже отстала.

Так или иначе, устроив молекулам «бег с препятствием» по белоснежной пластинке, химик теперь должен объективно оценить подвижность каждой, измерив величину R_f .

Беда, однако, в том, что не все «ожившие» в хроматографической сосуде молекулы, переместившись на пластинке, спешат «заявить» о своем новом местоположении. К тем же, которые не скрывают своего «жительства», относятся, например, пигменты растений. На пластинке их видно сразу по цветным пятнам.

Отдельную молекулу мы увидеть не можем, в массе же они заметно меняют характеристики падающего на них света, что и улавливает наш глаз, обнаруживая их скопления как отдельное пятно.

Те молекулы, которые меньше меняют свойства видимых нами участков света, приходится обнаруживать другими способами. Химик снова начинает изощряться, ведя беспрерывное наступление на вещество. Он несет пластинку под лампу ультрафиолетового света и там непременно обнаружит для себя что-то интересное. Не успокоившись, он будет опрыскивать пластинку различными реагентами, надеясь, что притаившиеся молекулы-невидимки вдруг выдадут себя в виде цветного пятна.

Последнее очень важно: наш глаз - один из самых высокочувствительных приборов, созданных природой, и определение вещества по цвету пятна представляет собой весьма эффективный метод. При его помощи удается идентифицировать вещество при разбавлении в миллиард раз, что равносильно выливанию одного стакана исследуемой смеси в целое озеро воды!

Вот это и есть чудо хроматографии - метода, который полюбили все: дотошные криминалисты, исследующие улики преступной деятельности нарушителей закона, строгие эксперты, следящие за качеством продукции, санитарно-технический надзор, определяющий состояние окружающей среды, медики, ведущие анализ внутренней среды человека (крови, лимфы, выделений желез).

Хроматография все шире входит в нашу жизнь, у нее - прекрасное настоящее и, как уверяют специалисты, еще более блестящее будущее.

Вот этот метод мы и взяли на вооружение, приступив к исследованию тайн пчелиного лекарства.

Уже первые хроматограммы заворожили нас красотой открывшейся цветовой гаммы: желтые, красные, синеватые и оранжевые пятна, их переливы и оттенки буквально пылали на белоснежном фоне пластинок силикагеля.

Вещества прополиса (прежде чем им вспыхнуть на пластинках) мы разделяли в системах этилацетат - гептан в соотношении 2:3 (или 1:1) или бензол-ацетон (9:1), а потом подставляли под «душ» из концентрированной серной кислоты, пятна от этого делались сочнее по цвету, и число их заметно прибавлялось.

Готовясь к фундаментальному изучению прополиса, мы к этому времени скопили значительную коллекцию его образцов (более сотни), присланных из главных пчеловодных зон страны. Теперь мы могли приступить к их первой физико-химической характеристике.

После просмотра первых десятков хроматограмм выявился поразительный факт: большинство образцов прополиса, отличающихся особо красочной палитрой пятен, были явно похожи друг на друга. В хроматограммах остальной, меньшей, части с более бедными красками преобладали желтые тона. Эти образцы происходили преимущественно из южных районов.

Мы вздохнули с облегчением: тревожащее нас предположение, что прополис - это некий винегрет из всего смолистого, что находит пчела в природе, а потом и «варит» в улье наподобие меда, явно не подтверждалось. Наоборот, у пчел в отношении сбора и приготовления прополиса намечался весьма строгий порядок. Он-то и убеждал нас, что пчелы отводят этому веществу особую роль в улье, и мы с новой энергией углубились в исследования.

Ситуация в целом существенно упрощалась. Теперь можно было временно отодвинуть в сторону второстепенные по распространенности образцы и приступить к исследованию главного, по сути общесоюзного типа прополиса. В самом деле, образцы этого вещества были присланы из центральных лесных и лесостепных районов, Прибалтики, северных и западных частей Украины, Урала, Алтая, Западной и Восточной Сибири. Они встречались также и среди прополиса из более южных, горных районов, например Кавказа, Молдавии.

Сразу трудно было установить, исследуем ли мы тот же образец, что и Мишель Барбье с его группой, не сообщившие привязочных, хроматографических координат взятого образца, или наш прополис относится к южному, менее распространенному типу.

Проанализировав методом ТСХ всю коллекцию, мы установили очень важные факты, однако основной вопрос оставался по-прежнему открытым: откуда же в ульях берется это удивительное вещество? Определенные суждения, правда, могли быть сделаны и на основании первоначальных хроматографических сведений. Так выявились различные по содержанию характерных компонентов образцы, собранные в пределах одной и той же области, например Тульской, Воронежской, Московской. Чаще всего такое различие наблюдалось в областях, переходных от северной лесной зоны к степной южной.

Если бы прополис имел преимущественно «внутреннее» происхождение, то есть был бы продуктом биосинтеза желез самой пчелы или формировался в результате переработки пыльцы, как утверждал Кюстенмахер, он должен был бы давать более однородную хроматографическую картину. Правда, такая картина наблюдалась, но не по всем образцам.

Мы явно исчерпывали ресурсы метода, и дальнейшее продвижение требовало уже точного выяснения химической природы конкретных, причем наиболее характерных компонентов прополиса данного типа. Это означало более глубокое химическое исследование, для которого требовались другие, более трудоемкие и сложные методы.

Следует иметь в виду, что строение веществ, о которых ранее сообщали ученые (Кюстенмахер, Жобер), скорее было угадано, чем доказано. Первое по-настоящему чистое соединение - флавонол галангин - группа М. Барбье выделила из прополиса лишь в 1964 году, то есть спустя 50 лет после первых попыток его химического исследования! Все остальные химические атаки прополис «отбивал» весьма успешно. Поэтому при описании химического состава прополиса в журналах и книгах предпочитали оперировать такими малозначащими характеристиками, как общее содержание эфирного масла, прополисного бальзама и т. д. И эфирные масла, и бальзам могли содержать до сотни различных веществ, и «дело о прополисе» от этого не становилось более ясным.

Мы же, горя желанием разобраться в секретах пчелиной «самообороны», надежды не теряли. Действительно, упорный труд принес свои плоды: вскоре было выделено девять индивидуальных кристаллических соединений, пятна которых при анализе спиртового экстракта на пластинках, судя по их интенсивности, оказались главными. Теперь можно было приниматься за установление химического строения веществ.

 
Собрав спектры, графики, таблицы, исследователь садится за стол

Работа эта - более интересная, хотя и не гарантирующая положительного результата. Она чем-то напоминает решение кроссворда в его срединной части, когда в некоторых клетках будущего слова уже стоят буквы-указательницы. На первых этапах химик стремится как можно быстрее собрать различную физико-химическую информацию о выделенном веществе, затем, имея уже в своем распоряжении спектры, графики, таблицы, усаживается за стол и пытается разобраться в накопившемся материале.

Соединение оставило следы: всплеск осциллографа, отражающего резонанс присутствующих в нем атомов, массу основного осколка, зафиксированного в масс-спектрометре, ультрафиолетовый и инфракрасный спектр и т. д. Остановка за «малым» - совершить качественный скачок от этих конкретных характеристик к единой формуле вещества.

Точный образ, своего рода химический паспорт молекулы - ее формула - вырисовывается обычно постепенно, шаг за шагом. Наконец, когда в голове химика блеснула завершающая идея и он быстро написал на бумаге единственно верную формулу, наступает особо волнующий и ответственный момент: угаданную формулу надо подтвердить.

Наилучший способ - синтезировать это вещество, устроив для себя прямое соревнование с природой. Если вещества окажутся идентичными, радость, испытываемая химиком, заставит его забыть долгие месяцы труда по разделению, очистке соединений и накапливанию информации. Если же синтезированное вещество оказалось другим, все приходится начинать сначала.

Очень много «подводных камней» в работе исследователей «живых молекул». Однако без их точного образа - формулы-важнейшие задачи современной биологии не поддаются решению. Тем более, когда речь идет о биологически активных защитных веществах. Продукты же пчелиной семьи - тема нашего рассказа - особенно захватывающее для химика поле деятельности, где он в полной мере может оценить и свое упорство, и достижения современной науки.

ХИМИЧЕСКИЙ ПАСПОРТ МОЛЕКУЛ

( «Упрямый» прополис. - Отчего апельсин горький? - Грозные антибиотики и «увертливые» микробы. )

Испытав в полной мере все взлеты и падения на тернистом пути исследователя, мы идентифицировали в конечном счете все девять компонентов самого распространенного в нашей стране типа прополиса. Формулы этих веществ приведены ниже (схема 6), они помогут нам разобраться в дальнейшем повествовании. Трудно переоценить информацию, содержащуюся в формуле каждого вещества. Любое природное соединение - это сама спрессованная эволюция, великий знак Природы. У вещества есть настоящее - его функция, прошлое - его история, путь его биосинтеза, «хозяева» - организм-продуцент и его ферментные системы, с «поточных линий» которых сошли молекулы.

 
Схема 6. Структурные формулы соединений, идентифицированных в наиболее распространенном в СССР типе прополиса (1968): 1-2 - флаваноны; 3-4 - флавоны; 5-6 - флавонолы

Проследим за тем, что скажут о прополисе формулы наших девяти соединений. Уже при первом взгляде на них даже не знакомому с химией человеку видно, что большинство веществ имеет явно родственную природу. При более внимательном рассмотрении обнаружатся и различия: неодинаковое число и характер функциональных групп (-ОСН₃ и -ОН), наличие или отсутствие двойной связи в среднем кольце молекулы. Эти небольшие, казалось бы, изменения сильно влияют на многие характеристики вещества, в частности на хроматографическую подвижность и цвет пятен.

Так,  флаваноны  (соединения 1-2) дают после опрыскивания пластинок концентрированной серной кислотой очень красивый ярко-оранжевый цвет;  флавоны  (3-4) и  флавонолы  (5-8) - желтый, переходящий со временем в коричневатый; особую окраску дает и девятое соединение - ароматический альдегид  изованилин .

Выделенные соединения хорошо кристаллизовались и имели довольно высокие температуры плавления. Это было удобно для очистки веществ и их идентификации. Однако и настораживало, потому что нас очень интересовало и «настоящее» выделенных соединений - их функции. Высокая же температура плавления могла свидетельствовать об их низкой растворимости в водных растворах, что серьезно осложнило бы оценку их биологической активности.

К сожалению, наши опасения подтвердились: большинство соединений более или менее хорошо растворялось в органических растворителях (спирт, ацетон), но «не желало» переходить в водные растворы. Когда же мы их вынуждали к этому, добавляя к спиртовому раствору воду, они образовывали густые эмульсии. Работникам группы биологических испытаний, возглавляемой кандидатом биологических наук И. Д. Рябовой, пришлось немало потрудиться, чтобы получить воспроизводимые результаты. Они не вызвали энтузиазма: лишь некоторые вещества проявляли заметную антимикробную активность, например флавонол (7), против кислотоустойчивых бактерий и флавонон (1) - против патогенных грибов. Активность эта была в пределах 15-30 микрограммов на миллилитр.

Ранее я занимался синтезом высокоактивных антибиотиков ряда тетрациклина и заинтересовался прополисом не только как интересным природным объектом, но и как продуктом, к которому не вырабатывается устойчивость (резистентность) микроорганизмов. Это очень важно, так как применение в медицине антибиотиков показало, что сила их резко идет на убыль. Причина этого очень тревожного факта заключалась именно в резистентности.

Каким же механизмом или веществами владеют пчелы, что сумели избежать столь неприятного явления, сводящего на нет все усилия химиков и микробиологической промышленности? Каков принцип использования биологически активных антимикробных веществ в улье и есть ли они вообще в самом прополисе?

На последний вопрос как будто бы уже ответили опыты Уайта, Лави, В. П. Кивалкиной и других исследователей, доказавших безусловную антимикробную активность экстрактов прополиса. Более того, идентификация некоторых биологически активных соединений показала, что активность прополиса можно связать и с конкретными соединениями, но она была по сравнению с антибиотиками невысокого уровня.

И. Д. Рябова, также увлекшаяся идеей «рассекречивания» прополиса, была в явном замешательстве: исходный спиртовой экстракт прополиса заведомо активен, а выделить вещество активнее, чем сам экстракт, не удается.

Прополис «не хотел» указать более активное вещество, чем он сам, хотя из большинства растений, например зверобоя, можно выделить активное начало, более эффективное, чем экстракт всего растения, где это начало разбавлено балластными для данной активности веществами.

Та же ситуация характерна и для микроорганизмов: чтобы выделить тетрациклин, пенициллин, другой антибиотик, освобождаются от балластных веществ, образованных растущим мицелием.

Ничего подобного с прополисом пока не происходило, хотя воображение рисовало очень заманчивую картину: найти соединения, прошедшие длительное «горнило» эволюционной проверки в весьма жестких условиях стесненного пчелиного пространства и заведомо безвредные для человека, поскольку он в течение тысячелетий систематически «вкушал» различные «изделия» пчел. Поэтому, когда на наших пластинках вспыхнул, наконец, всеми цветами радуги целый спектр соединений, было естественно надеяться найти среди них и эти «чудо-вещества».

Это «чудо», однако, не состоялось.

Тут мы стали догадываться, почему Мишель Барбье, прозанимавшийся прополисом 6-7 лет, явно охладел к нему: похоже, ученый тоже ожидал большей антимикробной активности. Капиталистические же фирмы, надо полагать, требовали реальных веществ.

У нас, однако, никогда не угасала вера в «эволюционную мудрость» пчелы. «Улей-то - стерилен, в конце концов», - говорили мы себе, размышляя над выявленными фактами.

Впрочем, ничего обескураживающего еще не было. Самые активные вещества могли прятаться среди тех, которые мы еще не выделили: девять компонентов далеко не исчерпывали химических ресурсов пчелиного клея. Судя по пятнам на пластинках, их было еще десятка два-три, если не больше.

Однако при таком ходе рассуждений следовало признать, что эти главные по весовой доли вещества являются по сути бесполезными в защитной системе прополиса. Логика не допускала, что пчелы выбрали столь «разбавленный» по активности продукт. Пришлось вспомнить про  синергизм . Так называется явление, когда отдельно взятое вещество само по себе малоактивно или неактивно вовсе, а в присутствии другого вдруг обнаруживает всплеск (резонанс) активности.

Это предположение несколько утешало, но формулы веществ, которые мы к тому времени твердо установили, не давали особенно больших надежд и на явления синергизма. Дело в том, что флавоноиды, к которым относилось большинство идентифицированных в прополисе веществ, - очень распространенный класс природных соединений. Они встречаются почти во всех растениях, и уже одно это неопровержимо доказывает  растительное происхождение основной части прополиса: ни животные, включая насекомых, ни микроорганизмы не способны синтезировать флавоноидный скелет молекулы.

С другой стороны, флавоноиды - очень загадочные соединения. Несмотря на их многочисленность и распространенность, их функция в растениях до сих пор остается во многом неясной. Что же касается их действия на другие организмы, в частности антимикробной активности, то они, как правило, проявляют ее лишь в высоких концентрациях или не проявляют совсем.

Идентификация большого числа флавоноидных соединений в прополисе вызвала и ряд других вопросов. Все вещества оказались в виде так называемых агликонов, то есть соединений, не содержащих сахарных остатков. В самих же растениях эти вещества, как правило, присутствуют именно в связанной форме или в форме гликозидов, когда к свободным гидроксильным группам молекулы присоединен один или больше остатков сахара, чаще всего глюкозы.

Здесь можно вспомнить о горьком начале созревающих апельсинов - нарингине (схема 7). Он имеет при гидроксильной группе в положении 7 остаток глюкозы. От этой связи и зависит горький вкус плода, который исчезает при созревании (молекула разрушается, что приводит к освобождению агликона и глюкозы, а они уже не дают горького привкуса). Нарингин - пример обычной формы присутствия флавоноидов в растениях.

 
Схема 7. Гидролиз гликозида нарингина в тканях

Почему же эти вещества в прополисе, если они попали в него из растений, утратили свои гликозидные «хвосты»? На все эти вопросы ответа пока не было.

Тот факт, что флавоноиды оказались главными компонентами в наиболее распространенном в нашей стране типе прополиса, конечно, сильно поднимал их «авторитет» в наших глазах, но сравнение с антибиотиками было далеко не в пользу первых. Мы, однако, рассудили следующим образом: прополис, как уже стало очевидным, представляет собой очень сложную смесь соединений. Некоторые из них проявляют хотя и невысокую, но заведомую активность. При большой концентрации в прополисе этих соединений любой микроорганизм окажется в затруднительном положении. Почему?

Представим сначала себе какой-либо антибиотик, например «исполин» типа тетрациклина или стрептомицина. Если мы подействуем этим сверхактивным веществом на колонию микроорганизмов, скажем, состоящую из 10 миллиардов отдельных клеток, то, как показывает практика, все они не погибают - всегда остается какая-то часть. Допустим, всего 10 клеток, но с них-то все и начинается! Эти микробы уже несут в себе тетрациклиноустойчивый участок в генетическом коде, и бесполезно на остаток колонии действовать новыми дозами антибиотика: они все равно не добьют оставшихся. Более того, последние могут еще более преобразоваться и даже начать употреблять антибиотик как пищу. Вот на что, оказывается, способны микроорганизмы!

 
Микробы способны на все

Однако одолеть прополис микробам не удается: все попытки найти прополисоустойчивые штаммы, несмотря на многократные, тысячные пересевы любых типов микроорганизмов, оканчивались безрезультатно.

Выходит, что тетрациклин, стрептомицин и подобные им «светила» антибиотического мира смертельно опасны для отдельных микроорганизмов, но сама популяция, если она достаточно велика, после первых «шоков» выживает, а впоследствии может даже и «не замечать» присутствия грозного врага.

Как свидетельствует сохраняющаяся уже миллионы лет стерильность улья и безуспешность пересевов с целью получения устойчивых штаммов, прополис не дает невидимым вредителям таких шансов.

Чем же берет микробов прополис? А вернее, что не позволяет им «взять» прополис?

Испытанный нами уже на первых этапах работы флавонол (схема 6, 7) проявлял антимикробную активность против некоторых штаммов при концентрации 25-30 микрограммов в 1 миллилитре. Выделенный Барбье и Лави другой флавонол - галангин - имел подобный уровень активности. По сравнению с тетрациклином это в сотни раз меньше.

Однако тетрациклин один, а соединений типа галантина в прополисе несколько. Это уже в 1964 году доказали опыты Барбье - Лави, которые, помимо галантна, выявили и еще одно антибактериальное вещество, впоследствии оказавшееся пиноцембрином. Эти вещества и многие другие, еще не идентифицированные, обладая различным химическим строением и, следовательно, неодинаковым механизмом антимикробного действия, совместно могли действовать намного успешнее «героя-одиночки» тетрациклина.

Действительно, вероятность того, что колония микроорганизмов выработает механизм устойчивости одновременно к нескольким соединениям, намного ниже, чем к одному, даже самому активному соединению.

Это, очевидно, и объясняет тайну устойчивости прополиса, словно бы «ощетинившегося» десятками различных соединений против любых типов микробов, посягающих на целостность провианта в улье и целебную чистоту его воздушной среды. Пчелам в конечном счете важнее надежность обороны, чем «личные» рекорды активности отдельных соединений.

Такой вывод устроил нас на первых порах, и мы сосредоточили свое внимание на главном вопросе: откуда же в ульях берется этот загадочный чудо-продукт?.

МОЛЕКУЛЫ СВИДЕТЕЛЬСТВУЮТ

( Круг сужается. - «Алиби» для пыльцы.- Подозревается тополь. - Кризис метода. )

Идентифицировав девять различных соединений в наиболее распространенном в нашей стране типе прополиса, мы далеко не закончили химическую работу. В нашем распоряжении находилось еще несколько кристаллических и маслообразных веществ и их смесей, строение которых предстояло выяснить.

Прежде чем двигаться дальше, необходимо было подтвердить, что наши результаты воспроизводимы, то есть что эти характеристические соединения достоверно встречаются в образцах пчелиного клея, полученного из различных по географическому положению районов страны. Одни лишь данные тонкослойной хроматографии имели только качественный характер, и их необходимо было проконтролировать выделением чистых индивидуальных соединений.

Много месяцев ушло на обработку еще нескольких образцов, в том числе одного случайно сохранившегося с тех времен, когда я только начинал свои пчеловодческие опыты в Тамбовской области. Моршанскую селекционную станцию, с пасеки которой был взят прополисный «оброк», окружала типичная для средней полосы России лесостепная флора, включающая как лиственные, так и хвойные леса, многочисленную кустарниковую растительность и пойменные травы чрезвычайно богатого состава. Однако и этот зеленоватый по виду прополис при тщательном разделении на колонках дал нам те же девять ранее выделенных соединений, причем примерно в таких же количественных соотношениях. Последнее обстоятельство было очень важным для дальнейшего поиска источника прополиса.

При изучении тамбовского образца обнаружилось, однако, и небольшое отличие: были выявлены два соединения (рамноцитрин и пиностробин), которые не встречались нам ранее.

Эти два вещества также флавоноидной природы содержались в очень малом количестве, что наталкивало на мысль о каком-то еще источнике прополиса, хотя и второстепенном по значению.

Однако говорить о другом источнике было явно преждевременно, поскольку происхождение источника основной «глобальной» группы веществ (соединений 1-9) оставалось не выясненным.

В принципе их «упорное» присутствие почти во всех образцах не противоречило гипотезе Кюстенмахера, скорее наоборот, и мы склонялись ее рассмотреть самым внимательным образом. Действительно, выделенные нами, впрочем так же, как Жобером и Барбье, соединения оказались лишенными гликозидных остатков, то есть были представлены собственно молекулой флавоноида или, как говорят в таких случаях, агликона. Более того, агликоны имели большее число метилированных гидроксильных групп. Если внимательно присмотреться к формулам веществ, выделенных из прополиса, можно увидеть, что все функциональные группы представлены либо свободным гидроксилом (ОН), либо метоксилом (ОСН₃). Эти метоксильные группы встречаются в каждой молекуле, а некоторые из них (например, соединения 2, 4, 6, 7) имеют их по две.

 
Схема 8. Структурные формулы компонентов образца прополиса с Моршанской селекционной станции (1967)

Все это, казалось, соответствует высказанной немецким ученым гипотезе. Сравнительно небольшое число обнаруживаемых на нашей территории типов прополиса легко объяснить тем, что по своим природно-климатическим условиям страна разделена лишь на несколько резко отличающихся друг от друга ареалов, в частности на степной и лесостепной (лесной). Внутри каждого такого ареала состав фитоценозов, то есть растительных комплексов, более или менее стабилизирован, вследствие чего и пыльца (предполагаемый источник прополиса, вносимый в улей пчелами) должна иметь также более или менее стабилизированный по видам химический спектр соединений. Дальнейшая ее переработка пчелами могла еще более унифицировать состав всегда присутствующих в пыльце флавоноидных молекул. При этом допустимы два процесса: отщепление сахарных остатков от гликозидов флавоноидов, в виде которых они обычно присутствуют в пыльце, и дополнительное метилирование гидроксильных групп, освободившихся от связи с углеводами.

Действительно, все идентифицированные нами на первом этапе работы вещества (не считая ароматического альдегида - изованилина) объединяются лишь в четыре родственные по характеру замещения группы.

В наиболее широко представленной группе соединений (схема 6, 5-7), к скелету молекулы, образованному тремя ароматизированными кольцами, присоединены четыре различных заместителя, но в одних и тех же местах, которые, согласно общепринятой номенклатуре, нумеруются по соответствующим углеродным атомам (в данном случае 4′, 3, 5 и 7). В двух других группах (соединения 1-2 и 3-4) заместители находятся у того же углеродного скелета в положениях 4′, 5 и 7; у соединения 8 при пяти атомах углерода (4′, 3′, 3, 5 и 7). У соединений 1 и 2 основной скелет молекулы несколько отличен от остальных. В кольце С связь между атомами 2 и 3 стала насыщенной (ординарной) в отличие от двойной у соединений 3-8. Иными словами, каждый углеродный атом окружен максимальным количеством других, его валентности полностью насыщены. Эта разница, как уже сказано выше, существенно меняет свойства молекул, которые обретают иное родовое название - флаваноны.

Флаваноны близкородственны более многочисленным в прополисе флавонам, что хорошо видно по приведенным на схеме 6 структурным формулам.

Интересно, что если деметилировать (то есть удалить метальные остатки) описываемые вещества, то все восемь флавоноидных соединений превратятся лишь в четыре. Последние также существуют в природе и названы соответственно нарингенин, апигенин, кемпферол и кверцетин (схема 9).

 
Схема 9. Первый способ унифицирования флавоноидных агликонов прополиса

Исследуемую группу можно упростить и другим способом: подвергнуть всю смесь исчерпывающему метилированию, например действием йодистого метила (CH₃J) в присутствии щелочи (схема 10). В таком случае свободные гидроксильпые группы всех соединений превратятся в метоксильные, и вновь мы получим всего четыре соединения - эфиры (10-13).

 
Схема 10. Второй способ унификации флавоноидных агликонов прополиса

Все излагаемые здесь сведения имеют прямое отношение к тем методам, которыми были установлены источники прополиса.

Первоначально, как уже было сказано, считалось, что компоненты прополиса образуются из пыльцы растений, переработанной пчелиной семьей. Не исключено, что они представляют собой устойчивую по составу смесь соединений, полученную следующим образом: на первом этапе все флавоноидные молекулы, содержащиеся в принесенной в ульи пыльце, при ее переваривании расщепляются энзимами пчелы до свободных агликонов и Сахаров. Затем сахара усваиваются, а свободные агликоны, представленные соединениями типа нарингенина - кверцетина, подвергаются избирательному метилированию специальными ферментами пчелы в соединения, которые мы и обнаруживаем в прополисе.

И гидролитическое ферментативное расщепление флавоноидных гликозидов и метилирование фенольных гидроксильных групп ферментами - переносчиками метальных групп в организме насекомого происходят постоянно. Следовательно, такой путь образования характеристических компонентов прополиса теоретически возможен. Чтобы проверить его экспериментально, мы поступили следующим образом. Собрали на пасеке при помощи пыльцеуловителя пыльцу, которую ежедневно вносят пчелы, тщательно проэкстрагировали ее спиртом, экстракт упарили в вакууме, после чего подвергли кислотному гидролизу в растворе так называемой смеси Килианц. состоящей из соляной и уксусной кислот и воды в соотношении 10:35:55. Достаточно прокипятить эту смесь, чтобы расщепить гликозиды и высвободить свободные агликоны, то есть осуществить процесс типа первого способа унификации флавоноидных агликонов прополиса (схема 9).

Проведение этой стадии было необходимо потому, что в собираемой пчелами пыльце флавоноиды могли находиться в виде самых различных гликозидов, число которых даже при наличии только 2-3 агликонов в смеси может быть огромным из-за различных способов привязки молекул друг к другу.

Проведя кислый гидролиз проэкстрагированных компонентов усредненного образца пыльцы, мы затем вновь извлекли органическим растворителем образовавшиеся продукты реакции и, не разделяя их, подвергли второй реакции - исчерпывающему метилированию. Она основана на действии йодистого метила в присутствии щелочного агента - гидрида натрия (ее унифицирующие свойства представлены на схеме 10). Из того же улья, которому принадлежала пыльца, взяли прополис и подвергли его реакции исчерпывающего метилирования в точно таких же условиях, как и пыльцу.

Теперь наступил решающий момент: сравнение данных хроматограмм. Картина была однозначной: никакого даже отдаленного соответствия не наблюдалось между красочной палитрой хроматограммы прополиса и бледными желтоватыми и серыми пятнами хроматографической полосы продукта метилирования экстракта пыльцы.

Опыты, как и полагается, были многократно повторены. Причем за ульями, предназначенными для опыта, тщательно ухаживали. Удалили весь ранее накопленный прополис, а само гнездо пчел вместе с рамками пересадили в новые, не содержащие следов старого прополиса ульи. За каждый 10-дневный период отбирали усредненную пробу пыльцы и накопленный за это же время прополис. Подвергая оба продукта описанным выше процедурам, мы так ни разу и не нашли соответствия, подтверждающего гипотезу Кюстенмахера.

Таким образом, отрицательный результат эксперимента показал  несостоятельность предположений о происхождении прополиса из пыльцевых зерен . Этот вывод, конечно, резко сократил число «претендентов» на «трон» растений-прополисоносителей, но оставил его по-прежнему незанятым.

 
Не с тополиных ли почек прополис?

Пьер Лави и его коллеги о происхождении прополиса имели значительно более определенное мнение: они просто привели список растений, с которых пчелы якобы могут собирать этот продукт. Список был составлен на основании литературных данных и в него входили: ивы, тополя, вяз, растения рода стираксовых, каштан и многие другие. Очень длинный список только увеличивал неопределенность. Правда, Лави, Барбье и их сотрудники указали в качестве основного растения тополь , а точнее его почки.

Тополя растут и в нашей зоне. Мы без труда добыли нужное количество клейких и душистых, завернутых в коричневатые обложки почек, но, поставив хроматограммы с их экстрактом, быстро разочаровались: обнаруженные на пластинках пятна соединений никоим образом не соответствовали тем, что мы нашли в главном для нашей страны типе пчелиного клея.

Стало ясно, что французские исследователи имели дело с другим образцом прополиса, о чем явно свидетельствовали и результаты наших химических изысканий: ни галангина, ни хризина, ни остальных веществ, о содержании которых в прополисе французского типа уже в 1970 году сообщила группа Барбье, в нашем образце не было.

«Тем лучше, - подумали мы, - каждый делает свое дело и не создает далеко не всегда полезную конкуренцию, неизбежную при работе с одним и тем же объектом. Можно рассчитывать на взаимное методическое и идейное обогащение при таком распределении интересов».

Действительно, наши дальнейшие отношения с французскими коллегами приняли самый дружественный характер, следствием чего явились и совместные планы исследований одних и тех же образцов основного защитного вещества пчел.

Группа Барбье, к 1970 году выделив из прополиса пять соединений, все-таки сворачивала работу. К этому времени другой французский ученый Тронше нашел три тех же вещества, что и Барбье, в почках тополя черного ( Populus nigra ), что уже служило веским экспериментальным доказательством «тополиного» происхождения исследованного ими образца прополиса.

Однако я забегаю несколько вперед. В разгаре наших поисков источника основного типа прополиса мы отвергали методом прямого сравнения на пластинках с силикагелем источник за источником: почки всех хвойных растений - ели, сосны, лиственницы, их смолы с ранений и подсечек, выделения из трещин плодовых деревьев - слив, яблонь, смолистые выделения на подсолнечнике, смолке и множестве других подобных растений, о которых где-либо упоминалось или сообщали пчеловоды как о возможных источниках пчелиного клея.

Наконец, я сдался и решил, что таким чисто эмпирическим путем не разобраться в пчелиных тайнах.

Перестав исследовать леса и все то, что окружает пасеки, я предполагал углубиться в формулы выделенных нами соединений и определить, что же представляют собой флавоноиды с точки зрения их происхождения. Сейчас ответить значительно легче, но тогда многие со временем ставшие привычными понятия лишь формировались и далеко не в такой степени были самоочевидными.

РАСТЕНИЯ-ДОНОРЫ

СЛОВО ЗА ХИМИЧЕСКОЙ ТАКСОНОМИЕЙ

( Песнь о вторичных метаболитах. - Коллектив или одиночка? - Новая наука об определении вида. )

Флавоноиды представляют собой типичные вещества вторичного обмена, или вторичные метаболиты, растений. Эта важнейшая группа соединений природного происхождения получила свое название в отличие от веществ первичного обмена, которые встречаются во всех клетках живой материи и абсолютно необходимы для элементарной жизни. К таким абсолютно необходимым веществам относят белки, нуклеиновые кислоты, углеводы, жиры.

 
Растеня-доноры

Но элементарная жизнь, хотя и составляет основание всякой жизни, еще не дает всего разнообразия присущих ей форм. Вот это-то разнообразие жизни, то есть существование неисчислимого множества видов, если его рассматривать на химическом уровне, и связано с веществами вторичного обмена. Именно они отличают один вид от другого.

В процессе эволюции каждый организм созидал все новые специфические вещества или их комплексы, которые помогали ему как можно лучше приспособиться к условиям среды.

Впервые великое значение вторичного обмена отметил, сам того не зная, основоположник учения о наследственности Грегор Мендель. Окраска цветов гороха, которая послужила выявлению фундаментальных законов наследственности, обусловлена антоцианами, вторичными метаболитами, родственными тем, которые находятся в прополисе. К сожалению, во времена Менделя хроматография еще не была открыта, и он в своих наблюдениях опирался скорее на зоркий глаз и интуицию, чем на количественные данные о присутствии конкретных соединений в лепестках очередного гибрида. Сейчас подобные данные доступны каждому современному ученому.

Вторичные метаболиты - это химические соединения, обусловливающие окраску цветочных лепестков, аромат растений, их горький или приторно-сладкий вкус; вторичные метаболиты - это не воспринимаемые человеческими органами чувств пахучие вещества, которыми обмениваются насекомые во время брачных полетов, а муравьи и пчелы метят свои трассы; вторичные метаболиты - это, в конечном счете, и защита вида, и его «крик» о помощи, и его химическое лицо, и химический язык. Все многообразие, сбалансированность и целостность нашего мира определяются в большой степени функциями вторичных веществ. И гормоны, и лекарства, и природные регуляторы роста растений - все это из нескончаемого списка «дел» вторичных метаболитов растений и животных, углубленное систематическое изучение которых, их «золотой век», вероятно, только начинается.

Работы здесь действительно непочатый край. С этим и столкнулся автор со своими помощниками, как только пришел к мысли химическим путем решить проблему растительного источника прополиса.

Прежде всего мы приступили к изучению привлекшей наше внимание закономерности: во всех образцах типичного прополиса соотношение основных характеристических соединений, невзирая на район, из которого доставлен образец, одно и то же. На первый взгляд, наиболее естественно было предположить, что эту смесь веществ продуцирует одно растение. Однако дальнейшее размышление поколебало нашу уверенность. Растения обычно заселяют любой участок суши совместно с другими видами, в итоге чего формируется растительный комплекс, или фитоценоз. Как и любая сложная система с обратными связями, фитоценоз обретает выраженные черты стабильности и проявляется, например, в типичном сочетании видов в наших лесах. Березе обычно сопутствуют осина и ольха, дубу - липа и орешник, иве - тополь и т. д. Тонкие знатоки местных фитоценозов - грибники и охотники - по неуловимым, казалось бы, приметам, а на самом деле - по таким видовым сцепкам определяют экологическую нишу, которую непременно заселит либо нужный гриб, либо зверье - заяц, лисица…

 
Грибники-охотники определяют экологическую нишу

Законы фитоценоза наталкивали на мысль, что устойчивая по составу смесь веществ в прополисе могла образоваться и вследствие сбора пчелами клейких веществ одновременно с двух-трех или большего числа совместно произрастающих в одном фитоценозе видов растений. Если это действительно так, то поиск наших совмещенных видов «наугад», как мы поначалу делали, собирая в пенициллиновые баночки любые смолистые подтеки и капли, был заранее обречен на неудачу.

После этого мы окончательно осознали, что без  химической таксономии  мы «далеко не уедем». Химическая таксономия - это наука об определении видов по химическим признакам, обусловленным специфичностью обмена веществ. Но не все специфические вещества, синтезируемые каким-либо организмом, подходят для химической таксономии. Если такое вещество появляется в растении лишь на короткое время и в очень малых количествах, оно мало пригодно для химической оценки вида.

Наиболее удобны для заполнения такой «визитной карточки» вида те соединения, которые встречаются в зонах пониженной активности обмена веществ растения, например в древесине.

Исследования древесины хвойных химическими методами дали блестящие результаты и способствовали развитию новой науки. Успех был обеспечен тем, что в древесине хвойных широко представлена группа фенольных веществ типа халконов (вещества типа 10, схема 10), а также уже известных нам флаванонов и флавонов. Эти вещества, содержащиеся в древесине, практически не подвергаются изменениям, связанным с колебаниями суточной либо сезонной метаболической активности, что делает их идеальными для определения видовой принадлежности.

Иногда бывает необходимым опознать всего 2-3 вещества, чтобы достаточно надежно, не видя ни формы листа, ни ажурного рисунка его прожилок, не зная ни одного морфологического признака, определить вид и семейство растения, от которого исследователю попал тем или иным способом небольшой кусочек древесины или его экстракт.

О такой химической таксономии Грегор Мендель не мог и мечтать. Ему приходилось рассчитывать на свою обостренную наблюдательность и работать лишь с интегральной (совокупной, объединенной) характеристикой этих веществ, то есть с цветом.

Наше положение было несравненно лучше, поскольку в распоряжении находилось девять идентифицированных и явно наиболее удобных для химической таксономии веществ.

Просмотр новейших химических справочников и реферативных журналов показал, что еще не было описано ни одного растения, которое одновременно могло бы синтезировать все девять выделенных нами соединений. Значит, если такое растение существует, то просто у химиков «руки еще не дошли» до него (химическая таксономия только родилась, и ее методами обследована небольшая доля представителей богатейшей флоры). Не исключалась и другая возможность: в созидании прополисной смеси приняло участие сразу несколько растений, поэтому следовало ловить любой «знак», любое сообщение о присутствии хотя бы одного из веществ в каком-либо виде.

И мы начали с самых простейших соединений. Флавон акацетин (схема 6, соединение 5), судя по его «автобиографии», слишком широко распространен: его находят в северных и южных растениях, лепестках цветов, листьях, древесине, корнях, пыльце и других частях огромного количества видов. Ясно, что акацетин не выведет нас на «правильную дорогу».

Ближайший аналог акацетина флаванон (2) был к тому времени известен лишь как синтетический образец, то есть полученный путем химического синтеза, а в природных источниках не встречался.

Одно из соединений группы кемпферола - флавонол (7), недавно открытое природное вещество, не мог «сообщить» нам какой-либо информации об источнике. Другое соединение этой группы - флавонол (б), у которого метоксильные группы расположены при углеродных атомах 4′ и 7, был практически одновременно с нами найден в одном растении, произрастающем только в Австралии. Естественно, что наши пчелы не могли использовать этот источник для сбора прополиса. Кроме того, он был обнаружен не среди смолистых выделений, а в экстрактах листьев, что также исключало возможность его использования как источника пчелиного клея.

Остальные два представителя соединений этой группы - флавонолы кемпферид (5) и рамноцитрин, выделенный из тамбовского образца, были, как и акацетин, очень широко распространенными веществами, поэтому и не несли нужной нам информационной нагрузки.

СЛЕДЫ ВЕДУТ К БЕРЕЗЕ

( Подсказка флавона. - Метаморфозы деревьев - продуцентов смол. - Выручает деревня Комаровка. )

Ситуация складывалась прямо-таки обескураживающая: выделена масса соединений, на которые потрачено столько труда, казалось бы, гарантированно обеспечен ответ, но вот, как говорят болельщики, «мимо»…

И все же нам повезло: одно вещество (приведем его полное химическое название за «заслуги» перед прополисом) - 4′, 7-диметокси-5-оксифлавон (схема 6, 4) оказалось еще в 1933 году описано немецкими учеными Бауером и Дитрихом как компонент масла почек белой березы (Betula alba).

То, что белая береза - один из синонимов нашей обычной березы повислой, или бородавчатой, мы узнали позднее, а поначалу, прочитав это сообщение, тут же вспомнили, что и береза числилась в списках возможных прополисоносителей. С какой же части растения пчелы берут прополис, понять было трудно. Листья ее отнюдь не клейкие, а летние почки еле видны глазом. Более того, и Кюстенмахер, и другие исследователи, пытавшиеся узнать, где пчелы летом могут брать смолу, когда почки уже давно превратились в роскошные зеленые листы, даже и не рассматривали теоретически такую возможность.

Помнится, что мы тщательно исследовали трещины на коре этого дерева, надеясь встретить там смолистые подтеки, столь обильные у хвойных, но ни подтеков, ни выделений не оказалось.

Тем не менее химическая таксономия указала район поиска, и я, не долго мешкая (дело было в феврале), спустился из своей лаборатории вниз, где прямо у входа в институт росли молодые березки. Десяток собранных почек залил небольшим количеством спирта, тут же приготовил пластинку для хроматографии и нанес на нее две капли полученного экстракта и такое же количество аналогичного экстракта прополиса. Все присутствующие в лаборатории чуда не ждали, тем большим было изумление, когда после проявления пластинок и опрыскивания их концентрированной серной кислотой на рядом расположенных хроматографических полосах, по которым вслед за фронтом растворителей «бежали» компоненты исследуемых смесей, вспыхнули всеми цветами радуги совершенно одинаковые пятна, очевидно, идентичных соединений!

Все решилось в один миг. Над загадочным образцом прополиса, таким образом, «трудилось» не несколько растений, а лишь одно, и этим растением, вне сомнения, была береза - наше самое распространенное растение.

Однако предстояло еще немало работы, чтобы окончательно разобраться в том, какие березы продуцируют необходимую пчелам смесь соединений.

Итак, я собрал для своего анализа зимние почки березы, зимой же, как известно, пчелы заняты отнюдь не сбором прополиса, а летом все эти почки превращаются в листья. Где же в таком случае будет источник клея?

Сотрудники лаборатории продолжали время от времени общипывать почки со спящих берез и ставить хроматограммы. Когда миновал март и уже по-весеннему припекло солнце, при очередном отборе проб с последующим хроматографическим анализом вдруг произошло невероятное: почки, которые всю зиму строго «держали» состав, эквивалентный прополису, вдруг словно бы ожили и то, что мы проэкстрагировали с их покровов, уже никак не напоминало ни их предыдущий состав, ни состав прополиса!

Удивлению нашему не было предела, причем этот факт привлек к себе самое серьезное внимание и как проявление более общей биологической закономерности. Столь резкое изменение в содержании большой группы веществ вторичного обмена, соответствующее фазе весеннего пробуждения, побуждало к исследованию химической природы покоя и пробуждения растений, что прямо связано с «ахиллесовой пятой» многих культур - зимостойкостью.

Подобные работы и были проведены впоследствии, здесь же я продолжу рассказ о «химическом поведении» березы.

Еще во многом таинственный обмен веществ, протекающий в почках, явно изготовившихся стать листьями, еще раз удивил нас своим «возвращением к прошлому». Незадолго до начала пыления березовых сережек, то есть перед самым раскрытием листьев, уже чуть-чуть надтреснувшие и набухшие почки вдруг стали маслянисто-липкими, а экстракт с них, полученный обычным образом, оказался по составу своих главных компонентов вновь идентичным тому, что был зимой, а заодно и прополису исследуемого нами типа.

Через день-два картина изменилась, и почка, как во время весеннего пробуждения, вновь стала синтезировать вещества, отсутствующие в ней в зимнее время. В целом изменения в почках, происшедшие в весеннее время до момента цветения (перед началом пыления сережек), сводились к исчезновению характерной группы веществ. Общее количество вещества, экстрагируемое спиртом, также резко уменьшилось, видимо, дерево освобождалось от каких-то соединений, не нужных ему в период активного роста. Не исключено, что это были ингибиторы, полезные для поддержания зимнего покоя, но уже вредные растению, когда ему нужно ловить лучи солнца и растить новые ветви.

О том, что в экстракте зимующих почек содержится много ингибиторов, свидетельствовали и данные, полученные французским исследователем Гонэ, который нашел, что прополис всегда содержит очень активные ингибиторы роста. Зимний же состав почек был идентичен составу прополиса, что достаточно определенно указывало на содержание в них этой важнейшей группы природных регуляторов.

Появление же вновь комплекса ингибиторов незадолго перед цветением соответствовало и известным физиологическим фактам: именно в это время в растении ненадолго прекращаются ростовые процессы, чтобы продлиться после фазы отцветания. Такую картину мы и наблюдали на березах, расположенных вдоль улицы Ляпунова в Москве, где находится одно из зданий института, в котором велись описываемые исследования. Однако необходима была большая осторожность в окончательных выводах.

Мы подождали 3-4 недели после того, как почки развернутся в лист, за это время в пазухах листьев развились их запасные органы - пазушные почки, небольшие зеленоватые образования, так долго ускользавшие от внимания пчеловодов, что они даже просмотрели березу как важнейший источник прополиса.

На этих почках, как мы их внимательно ни разглядывали, так и не могли увидеть ничего клейкого и смолообразного, что могли бы собрать ловкие жвалы пчел или любого другого насекомого. Экстракты этих почек тоже не давали нам ничего утешительного: они вовсе не походили на ту радостную для нашего глаза картину, созерцая которую мы уже решили, что основной источник прополиса нами опознан раз и навсегда.

На своей пасеке, расположенной недалеко от Москвы близ станции Сходня, где росло предостаточно берез, я соскабливал с рамок прополис и привозил в лабораторию. Его хроматографический анализ неизменно давал одну и ту же картину, идентичную экстракту зимних почек березы.

Наконец, казалось мне, настал долгожданный день! В июне по-летнему пригрело солнце, и березы заблагоухали каким-то особым ароматом. При ближайшем рассмотрении одной из ветвей я увидел долгожданное: сквозь верхний кончик уже немножко к этому времени «потолстевших» почек выкатилась капелька на вид очень светлой жидкости. Я прикоснулся к ней пальцем и осторожно отвел в сторону. Между пальцем и почкой повисла еле заметная нить.

Следовательно, пазушная почка, несмотря на свою малость, способна ради какой-то пока еще не понятной цели выделять такую массу (по сравнению с ее размерами) липкого материала, что его, без сомнения, может собрать не только пчела, но и человек, вооруженный, например, скальпелем. Я так и сделал и, набрав несколько микрокапель, вновь поставил хроматограмму. Результат ее не утешил: на пластинке отчетливо виднелись желтые пятна ряда соединений, заведомо присутствующих в прополисе, в том числе и флавона (схема 6, 4), который в свое время «подсказал» нам заняться березой, но особенно характерные соединения, дававшие на пластинках огненно-красные пятна, отсутствовали в экстракте пазушных почек.

Пришлось вновь обратиться к ульям. Еще раз освободил их от всякого ранее собранного прополиса и стал наблюдать за качеством свежего пчелиного клея по данным хроматографических анализов. Установившиеся теплые дни лета способствовали выделению растениями смол, и пчелы, лишившись необходимого им материала, спешно компенсировали недостачу. Анализ этого «новенького» прополиса совсем запутал нас: он был абсолютно схож с тем, который в свое время мимолетно подарили нам спящие зимним сном почки февральской березы.

 
Мы вновь обратились к ульям

Если рассуждать теоретически, никаких сомнений не должно было быть: совпадение состава прополиса с составом почек хотя бы в одной фазе достаточно точно указывало на то, что продуцентом прополиса является береза. Но какая и какие ее почки? И то и другое не имело однозначного ответа. Видов берез в том же Подмосковье несколько, да и летних почек минимум два типа - вегетативные, пазушные, из которых развиваются листья, и апикальные, которые венчают кончик растущей ветви - апекс. Они также у березы липкие. Возможно, они-то и продуцируют нужную нам смесь веществ, но и это предположение не подтвердилось: в целом, они обнаруживали примерно ту же гамму соединений, что и рядом находящиеся пазушные.

Бывали случаи, которые окончательно запутывали нить рассуждений. В некоторые особенно жаркие дни пазушные почки вдруг резко меняли состав выделяемой смеси, и он оказывался в точности равным тому, что мы искали! Через некоторое время они вновь уже продуцировали старую более привычную для себя смесь, а пчелы продолжали приносить в ульи ноши прополиса, в котором была зимняя гамма пятен.

Тогда я перенес свои полевые эксперименты в лесостепную часть Рязанской области. В деревне Комаровка Захаровского района разместил несколько своих ульев. Вокруг была преимущественно остепненная местность, которую практически радиально иссекали искусственные лесные полосы из березы. Тополя в деревне и ее окрестностях вроде бы не росли. Расспросы местных пчеловодов и осмотр их пасек показали, что семьи пчел, несмотря на небогатство лесной флоры, не испытывают недостатка в прополисе.

Привезенные семьи стали весьма успешно накапливать клей. Состав его, вне сомнения, был березовым, и тогда я провел решающий эксперимент: как и в предыдущих случаях, очистил рамки от старого прополиса и пересадил семьи в очищенные выскобленные ульи. Во второй половине июня два раза в одно и то же время взял пробы прополиса и собрал с берез ближайшей полосы по нескольку граммов пазушных почек. Потребовалась немалая работа, но мои помощники решили провести исчерпывающий химический анализ всех компонентов той и другой смеси. К этому времени мы уже выделили из почек березы более 24 соединений и разработали очень эффективные методы анализа, основанные на использовании масс-спектрометрии, которые позволяли идентифицировать все соединения на самом небольшом количестве исходного материала.

Проведя тщательный химический анализ обоих экстрактов, мы получили в результате исчерпывающие характеристики всех основных групп соединений. Сравнение было проведено по 21 соединению - 15 флавоноидным агликонам и 6 кислотам.

Идентичность была полная. Она подтверждалась тщательным масс-спектрометрическим анализом по всем группам выделенных соединений.

Важным было и то, что совпадение распространилось не только на главные, но и на второстепенные (или минорные) компоненты исследуемых фракций. Точно такие же картины наблюдались и для всех остальных групп соединений.

Итак, «ключ плотно вошел в замок», выезд на рязанские просторы оправдал себя, мучительные сомнения остались позади, доказано главное:  пчелы используют выделения пазушных почек березы для сбора и приготовления пчелиного клея .

РАСКРЫТЫЕ И НЕРАСКРЫТЫЕ ТАЙНЫ БЕРЕЗ

( Лесные таксономисты. - Зимние и летние «сны» почек. - Разгадка феномена Гонэ. - Ошибка пчеловода. - Поклон березе. )

Теперь вернемся к более северным и свободно расселенным березам и постараемся разобраться в причинах тех несоответствий, которые вынудили нас искать истину в обезлесенных просторах Рязанской области. Почему жо выделения пазушных почек березы бородавчатой в лесистом Подмосковье не всегда эквивалентны по составу накапливаемому в ульях прополису?

Как мы выяснили в дальнейшем, причина этого - слишком большой выбор берез для тех двух-трех десятков пчел, которые в каждом улье состоят на «прополисной службе». Семье достаточно найти одно-единственное дерево, чтобы с избытком удовлетворить свои потребности в прополисе. На одной березе среднего возраста 200-300 тысяч почек, каждая выделяет более 1 мг смолы, что позволяет собрать как минимум 200-300 г смолы - намного больше, чем семье нужно на целый год.

Наибольшим постоянством состава, максимально сближенным с составом реально накапливаемого в улье прополиса, обладают почки березы пушистой ( Betula pubescens ). Сами почки этой березы, гораздо более крупные и маслянистые, чем у других, значительно облегчают пчелам наполнение их переносных корзиночек целебным веществом.

В отсутствие березы пушистой и других эффективных доноров прополисных смол пчелы переключаются на сбор менее обильных выделений березы бородавчатой, что мы и выявили в деревне Комаровке Рязанской области. У последней же, как уверяют ботаники, много переходных и гибридных форм с первой, так как оба вида соседствуют в биоценозе и легко переопыляются. Эти формы зачастую трудно отличить от более «чистых» представителей каждого вида.

С такой трудностью я со своими коллегами столкнулся при обследовании почек карельской березы.

Разработав очень эффективные методы анализа таксономически важной группы веществ, мы обратились в Институт леса Карельского филиала АН СССР с просьбой прислать нам немного почек этого столь почитаемого любителями красивой мебели дерева. Специалисты института, очень увлеченные люди, немедленно откликнулись на просьбу, снабдив нас тремя 100 г порциями почек. Все они были собраны в одно и то же время, но с разных деревьев карельской березы. Химический анализ экстрактов почек показал, что одно дерево дает «зимний» вариант, который соответствует по главным компонентам березе пушистой, а почки двух других по своим экстрактам были аналогичны образцам так называемой «чистой» бородавчатой, или «пробужденному» варианту исследованных нами ранее бородавчатых форм, содержащих на шесть соединений меньше.

Таксономисты считают, что карельская береза выщепляется лишь из обыкновенной бородавчатой, и такой неожиданный результат анализа наводит на серьезные размышления: не может ли быть в карельской березе «примесь» генов от легко скрещиваемой с нею пушистой?

Если судить по анализу почек одного из трех деревьев также заведомо карельской березы, она отличается от нашей бородавчатой неспособностью продуцировать по меньшей мере два соединения - флавонолы кемпферол и изорамнетин. Эти вещества и могут послужить исходной точкой для распутывания клубка филогенетических сложностей с важным для народного хозяйства подвидом.

Пчелы же имеют преимущество перед химиками, им нет дела до наших таксономических трудностей. Чутко поводя своими антеннами, в которых находятся химические рецепторы - их собственные химико-таксономические лаборатории, они прямо летят к нужному виду, нагружая себя наиболее обильными и биологически ценными ношами.

 
Пользуясь своими антенами прямо летит к нужному виду

Березы ждут новых исследователей, которые будут снова общипывать их почки в надежде выведать разгадку еще одной и, как всегда, далеко не последней тайны.

Теперь мы можем задать себе вопрос, какова польза березе от того, что пчелы собирают с нее прополис? Мы видим, что далеко не каждое дерево пчелы удостаивают своим вниманием. Допустим все-таки, что визит состоялся. Возникнет ли какая-либо обратная положительная связь для дерева?

Для данного дерева, возможно, и нет, но для популяции в целом, по-видимому, да. Пчелы - явно активный элемент в эволюции цветковых растений, к которым относится и береза. Последняя много лучше чувствует себя в окружении подобных ей цветковых растений, чем когда ее колючим смертельным кольцом сдавливает извечно более сильная соперница - ель, дошедшая до нас из седых глубин древности. Активно переопыляя более совмещенные с березой цветковые растения, пчела сдвигает равновесие в благоприятную для нее сторону.

Ничтожный размер «дани», которую пчелы берут с почек берез, позволяет думать, что главным критерием отбора на эффективность защитных смол было не тайное сотрудничество берез с пчелами, а необходимость более прямой обороны почек и самого дерева от разнородных вредителей, жаждующих полакомиться зеленым листом или плотно сбитой почкой.

От этого, вероятно, зависит и непостоянство состава выделений пазушных почек у большинства берез, заселивших наши леса. Березовые почки начинают сочить смолистую массу лишь в очень теплую пору лета, когда резко возрастает опасность от холоднокровных растительноядных насекомых, клещей и различной микрофлоры. Меняя состав своих выделений, береза не дает паразитам приспособиться к ее защите и в результате, как мы видим, вполне благоденствует.

Было ясно, что необычайная сложность состава березовых почек, а вместе с ними и прополиса, связана с тем, что они буквально напичканы веществами против любого типа вредителей. Чего же лучшего желать пчелам?! Занимаясь биологически активными веществами прополиса, я в первую очередь заинтересовался теми, которые имеют отношение к феномену Гонэ. Так мы у себя в лаборатории назвали явление, открытое в опыте французского естествоиспытателя, заключающееся в способности пчел подавлять рост и развитие растений. Вспомним, что пчелы, в улей к которым вкатывают клубень картофеля, тут же лишают его радости превратиться в развесистый куст, замазывая точки роста (глазки) каким-то веществом. Гонэ не сомневался, что это прополис. Я же, со своей стороны, не сомневался, что секреты прополиса надо искать в почках, и стал со своими помощниками подробнейшим образом исследовать ингибиторы роста - вещества, которые и вызывают его задержку. Ингибиторы роста - химическое оружие не только обороны и консервации, по и нападения. Про ту же березу известно, что она может и пассивно обороняться, и стать «охлестывателем», то есть подавить развитие слишком близко расположенных с ней растений. Неспособная справиться с елью, для всех остальных береза сама - очень сильный конкурент.

Было много серьезных оснований заниматься ингибиторами роста, и береза как объект представлялась особенно удачной. Решив сосредоточиться на ней, я со своими коллегами выбрал в подмосковном лесу те деревья, которые по морфологическим критериям отвечали требованиям истинной «бородавчатости». Проследив за этими березами в переходное время года, мы также обнаружили выраженную способность изменять химический состав почек в связи с фазами зимнего покоя и пробуждения.

После завершения разработки весьма эффективных методик анализа присутствующих в почках веществ мы, наконец, приступили к главному - поиску в экстрактах почек конкретных соединений, обусловливающих способность тормозить рост.

Экстракт покоящихся и пробужденных почек разделили методом хроматографии на 10 фракций и исследовали каждую на подавление роста выращенных в темноте проростков пшеницы - колеоптилей.

В принципе мы установили то, что и ожидали: почти все полученные фракции проявляли ростингибирующую активность, причем экстракт зимующих почек обладал гораздо большей ростингибирующей активностью, чем пробужденных. Поэтому мы сосредоточили внимание на более богатых ингибиторами зимующих почках и в результате длительных исследований выделили все шесть основных соединений, обусловливающих этот эффект. Они подавляли растяжение (рост) клеток колеоптилей пшеницы и, кроме того, прорастание семян горчицы в чрезвычайно малой концентрации (табл. 2).

 
Таблица 2. Биологическая активность ингибиторов роста, выделенных из прополиса

Все выделенные соединения образуют ростингибирующий комплекс, поскольку появляются и исчезают в почках одновременно. В тех же почках мы нашли и абсцизовую кислоту - очень сильный ингибитор роста, о которой упоминали ранее, обнаружив ее в меде с суллы. Абсцизовая кислота присутствует, однако, и в пробужденных, и в зимующих почках, поэтому она не входит в биосинтетически сцепленную группу веществ, и ее нельзя включать в видовой комплекс ингибиторов.

Совместное действие этих веществ надежно подавляет растительные процессы и объясняет не только феномен Гонэ, поскольку прополис имеет все те же вещества ростингибирующего комплекса, что и почки, но и очень важные опыты американского ученого П. Беринга. Он впервые вызвал искусственным путем покой еще не «уснувших» растений, обрабатывая их экстрактами спящих березовых почек.

Не приходится пояснять, сколь важна регуляция зимнего покоя для повышения устойчивости наших растений. Овладение ею приближает время, когда по желанию агронома культурные растения, получив солидную дозу «снотворного», будут своевременно погружаться в спасительный для них сон и пробуждаться, когда минует опасность губительных возвратов холода. Так, исследования прополиса непосредственно затрагивают принципиальные основы химической устойчивости растений.

В результате описываемых исследований «послужной список» у березы расширился: у нее выявилась еще одна очень важная и необычная «обязанность» - содействовать пчелам в их сражениях с видимыми невидимыми вредителями.

Удивительная близость химического состава почек главной частью прополиса как будто бы подрывает «авторитет» прополиса, указывая на путь к замене этого дефицитного материала. Действительно, уже сейчас березовые почки заготавливают в значительных количествах как побочный продукт при промышленной рубке леса и отправляют на фармацевтические предприятия. При заготовках же прополиса нужно действовать крайне осторожно и знать меру: он очень нужен и самим пчелам.

 
Березовые почки заготавливают при рубке леса

Видимая безнаказанность в нарушении бактерицидной «рубашки» ульев - одна из причин участившихся болезней пчел на наших пасеках. Пчеловоды, конечно, обрадовались, когда прополис обрел такой спрос. Они и раньше, не ведая о последствиях, при каждом осмотре проводили «профилактическую» чистку улья, удаляя все наросты мешающего их манипуляциям материала, а потом сетовали на участившиеся болезни. Пчелам прополис необходим в основном не для того,: чтобы бальзамировать врагов. Такое «ЧП» в ульях случается нечасто, поскольку дикие обитатели окружающих пасеку угодий хорошо осведомлены о «вооруженности» и «решительном характере» этих насекомых. Тонким слоем прополиса пчелы покрывают стенки своего жилища и его потолок, поэтому улей, особенно находящийся на солнце, словно бы дышит эфирными маслами прополиса и впитавшимися в него ароматами нектара и пыльцы, проявляющих сходную антимикробную активность.

Более того, пчелам нужен постоянный запас прополиса и для не останавливающегося ни на минуту конвейера по выращиванию личинок. Тончайшим слоем этого вещества они покрывают стенки ячеек - будущих колыбелек личинок, создавая им стерильность «родового» периода.

Очень много «обязанностей» у прополиса, и его  постоянное присутствие в улье обязательно .

Это правило должно быть непреложным для всех пчеловодов, а особенно сейчас, когда многие пасеки страдают от варроатоза. Болезнь вызывает клещ варроа, размножающийся на личинках пчелы. Вообще клещи в природе очень распространены - их многие тысячи видов, причем большинство паразитирует на растениях. Весьма логично в таком случае предположить, что сверхустойчивая береза и ее почки непременно должны иметь защиту и от этих восьминогих потребителей зелени.

Действительно, когда улей стоит на солнце, клещу варроа в семье делается почему-то неуютно. То же относится и к возбудителям других «прилипчивых» болезней: гнильцам, нозематозу. Явно, что аромат смол, вносимых пчелами в улей, каким-то образом отталкивает их неприятелей.

Чтобы усилить действие защитных смол, мы с пчеловодом Московской селекционной станции В. Т. Шкурат применили «прополисный дым» против клеща («Пчеловодство», 1980, № 1). Дымом сжигаемых в дымаре всяческих отходов прополиса мы окуривали пчел, и этот прием наряду с другими зоотехническими мероприятиями способствовал существенному оздоровлению пасек.

В нашей лаборатории был обнаружен в почках березы, а также и самом прополисе один из таких противоклещевых агентов -  нафталин.

К сожалению, в лесах средней полосы преобладают пушистая и бородавчатая березы. Если бы в них росла желтая, то варроатоза должно было быть меньше: немецкий ученый В. Трайбс еще в 1938 году нашел, что один из главных компонентов ее почек - нафталин. Из почек нафталин можно даже выделить в кристаллическом виде, причем именно он придает почкам этой березы особый ни с чем не сравнимый запах.

 
Применили прополисный дым против клеща

Нафталин очень активен против клеща (если не нарушать правила применения), его и рекомендовали использовать, и запрещали, справедливо опасаясь абсорбции медом. Наконец, оказалось, что нафталин - один из естественных акарицидов смолы, вносимой в ульи самими пчелами!

Теперь нафталину - вновь зеленая улица на наших пасеках.

Без сомнения, в прополисе и его смолах-предшественницах есть и другие, возможно еще более активные, вещества против клеща, так что у химиков работы не убавляется.

Пчеловоды уверены, что на их пасеках сейчас пчелы болеют чаще, чем раньше, когда жили в дуплах деревьев. Конструкция современного улья, оборудованного рамками, позволяет в любой момент вмешаться в жизнь семьи, однако легкость, с которой человек может нарушить целостность гнезда при незнании его экологических законов, таит в себе много опасностей, и первая среди них - болезни. Оказалось, можно сравнить жизнеспособность тех и других пчел благодаря тому счастливому обстоятельству, что в заповедных, мало тронутых человеком местах еще до сих пор сохранились очаги дикоживущих насекомых. Особую славу среди таких «аборигенов» приобрели бурзянские пчелы, обитающие в лесистых предгорьях Урала на территории Башкирской АССР.

Сравнительные испытания диких семей и тех, которые уже долгие годы «опекаются» человеком, показали явное превосходство первых (Е. М. Петров, 1980). Нрав этих пчел, правда, покруче, ведь в местах их обитания хозяйничает бурый медведь, зверь очень решительный и упорный, особенно когда дело касается меда и пчелиного расплода. О «притязаниях» косматого сладкоежки хорошо осведомлены бортники, люди редкой, практически исчезающей профессии. Занимаясь добычей меда и воска в глухих местах, устраивая борть, они обязательно организуют и противомедвежью защиту.

В своем очерке «Дикий мед» журналист В. М. Песков рассказывает о том, как они это делают. Найдя на хорошо освещенном месте старое, но живое дерево (лучше сосну или лиственницу), возраст которой обычно не менее 200 лет и диаметр ствола не менее одного метра, бортник взбирается на него и топором и стамеской выдалбливает в нем полость для жилища пчел высотой около метра и чуть меньше шириной. Поместив во внутрь ее 2-3 крестовины для укрепления сотов и сузив вставками входное отверстие, бортник не забывает подвесить перед летком бревно диаметром 20-30 см. Когда медведь взбирается на дерево и начинает взламывать гнездо, он отодвигает метающее ему бревно в сторону. Естественно, что бревно возвращается в исходное положение и ударяет зверя. Раздраженный медведь отшвыривает его дальше, Усиливая первичный эффект. Так повторяется до тех пор, пока оглушенный очередным ударом зверь не сваливается на землю.

Никакого ухода за пчелами в течение сезона не ведут. Пчеловод-бортник появляется лишь осенью и забирает излишек заготовленного семьей корма - обычно 2-2,5 ведра сотового меда, словно бы в уплату за аренду удобного жилища. На зиму семьям всегда оставляют достаточно корма, пчелы в таких условиях прекрасно зимуют, семьи быстро усиливаются к главному медосбору и, как показало обследование сохранившихся бортевых хозяйств, мало болеют.

Бортевых пчел, конечно, лишь условно можно назвать дикими, но контакт человека с маленькими лесными обитателями всегда был максимально щадящим. Семья, попавшая под опеку бортника, оказывалась в благоприятных условиях: ее окружала природно уравновешенная и богатая флора, в не перегруженной пчелами местности отсутствовали контакты с больными семьями, человек защищал пчел и от непрошеных гостей. Главное же, очевидно, в том, что в течение всего сезона в гнезде сохраняется неприкосновенная бактерицидная «рубашка», обильно пропитанная смолами произрастающих рядом растений. А в этом уже заслуга прополиса.

Своей способностью подавлять развитие микробов и, что особенно ценно, тех из них, которые обрели устойчивость к антибиотикам, он и привлек пристальное внимание человека.

Что можно сказать о веществах, ответственных за антимикробное действие прополиса? Добавляют ли пчелы к смоле растений свои собственные вещества, помимо нейтрального воска, или им достаточно «силы» принесенных? Чтобы ответить на эти вопросы, пришлось объединить усилия химиков и медиков и провести совместную работу с коллегами из Центрального научно-исследовательского института по стандартизации и контролю лекарственных средств. Спиртовые экстракты прополиса и почек березы, вбирающие в себя всю активность, разделили на 10 равных фракций и каждую из них испытали на способность препятствовать развитию микробов.

Фракции получили методом хроматографии на пластинках силикагеля, используя смесь растворителей этилацетата и гептана в соотношении 1:1. Те фракции, которые имели среднюю полярность (Rf 0,4-0,5), проявили заметную антибактериальную активность. Она не была высокой, но сохраняла ценное свойство - угнетать развитие антибиотикоустойчивых штаммов.

Особенно важным было то, что биологически активные фракции, выделенные из прополиса и из почек березы, имели одинаковые хроматографические характеристики и, следовательно, могли содержать одни и те же вещества . Чтобы окончательно удостовериться в этом, к работе приступили химики. На полученных хроматограммах четко выявились три основные группы пиков, которые соответствовали веществам, находящимся в исследуемых образцах.

Полностью удалось идентифицировать пики двух групп соединений. Одна из них включала флавоноиды (акацетин, эрманин и пектолинарингенин), вторая - ароматические кислоты (бензойную и п-кумаровую). И кислоты и флавонол эрманин (схема 6, 7) обладают хотя и не высокой, но регистрируемой активностью. Однако вещества этих двух типов встречаются и в соседних фракциях, не обнаруживших повышенной активности, поэтому мы пришли к выводу, что важную роль в активности играют те 3-4 вещества третьей группы, строение которых окончательно установить пока не удалось. Масс-спектрометрический анализ показал, что в их молекулах содержатся остатки моносахаридов (главным образом глюкозы), поэтому они могут способствовать активности и косвенным путем - повышать растворимость в водных фазах других биологически активных, но менее «водолюбивых» (гидрофобных) компонентов фракции.

Таким образом, и эта серия экспериментов подтвердила ранее наметившуюся закономерность: источником биологической активности прополиса служат почки избранных пчелами растений. Легкая стандартизуемость этого материала, доступность зимних почек березы, тополя, делают их перспективным сырьем для химико-фармацевтической промышленности.

Заменят ли эти препараты лечебные мази, растворы, изготовленные непосредственно из самого прополиса?

В лаборатории мы провели сравнение: разделили методом хроматографии спиртовой экстракт прополиса березового типа и идентичных ему по основному составу почек. В результате этого оказалось, что масса наиболее подвижных фракций у прополиса значительно меньше.

О чем это говорит? По-видимому, о том, что температура в улье (+34-35^оС) достаточно высока для эфирных масел прополиса, содержащихся именно в этих фракциях и понемногу удаляющихся при его «пропаривании» в улье. Не в этом ли причина того, что пчелы не стремятся заготавливать слишком большое количество прополиса, а предпочитают его обновлять каждое лето?

Интересно и другое: в теплом улье происходит не только удаление летучих соединений из прополиса, но и поглощение новых. Пчелы, добавляя в прополис до 30% воска, превращают его в смолисто-восковую пластинку, которая активно адсорбирует и те эфирные масла, которыми столь полон улей во время массового приноса нектара, пыльцы и переработки их в мед и пергу. В этом смысле первенство прополиса как совершенно особого продукта природы, в создании которого в той или иной степени принимают участие десятки различных видов растений, вне сомнения, сохранится и в будущем.

Необычные свойства прополиса помогли решить совсем неожиданную задачу. К нам в лабораторию обратились за советом и помощью работники, ответственные за сохранение различных музейных экспонатов и художественных ценностей. Срочно требовалось средство защиты от жуков-кожеедов, всеядность которых далеко не отражается их названием. Они способны уничтожать не только изделия из кожи, но и различные холсты, гобелены, коллекции редких семян и множество других материалов, имеющих природное происхождение.

Искомое вещество должно было, с одной стороны, не вредить самим бесценным экспонатам, зачастую очень ветхим, а с другой, - весьма эффективно отпугивать прожорливых жуков.

Нам показалось, что прополис идеально подходит для этих целей: не случайно же скрипки прославленного Страдивари, покрытые прополисным лаком, до сих пор сохраняют свое звучание? И пчелиный клей, действительно, оправдал надежды: кусочки шерстяной ткани после их пропитки спиртовым раствором прополиса полностью утрачивали привлекательность для проголодавшихся жуков. Значит, запах прополиса приятен далеко не всем видам, способным к самостоятельному перемещению.

Таким образом, мы видим, что почка обладает исключительно богатым набором соединений, которыми защищает себя от различных непрошеных гостей из внешнего мира. Доля этих веществ в скромном по виду органе велика: из свежесобранных зимних почек березы органический растворитель извлекает до 40% веществ, идентичных тем, которые потом оказываются в прополисе. В меде же па долю защитных веществ приходится менее 2-3% массы. Мед - это только пища, прополис же - «оборонительная система».

Итак, вся основная загадочная сила прополиса идет от растений - его доноров, в первую очередь от березы. Создав удивительно эффективную систему защиты, береза занимает видное место среди других пород деревьев.

В глобальном масштабе она одолела и свою конкурентку ель. Береза первенствует по доле в общей залесенности страны и по мировому ареалу: она распространена от верхних склонов южных гор до форпостных участков леса далеко за Полярным кругом.

Границы ее расселения на востоке очерчиваются океанской кромкой, на западе же ее владения простираются через всю Европу и захватывают умеренные и средние широты западного полушария.

Не мудрено, что пчелам береза доступна почти повсюду, чем объясняется в конечном итоге столь поразивший нас факт постоянства состава многих образцов прополиса, собранных с пасек, разбросанных «от Москвы до самых до окраин».

Следуя примеру пчел, создавших столь неодолимую оборону для различных вредителей, человек должен кое-что полезное позаимствовать у березы. Конечно, мы не в состоянии, как пчелы, набирать достаточное количество микроскопических капелек - слезинок почек, но можем, исследуя их, уяснить принцип защиты, воплотив его затем в новые вещества и их комплексы. Это и есть призвание человека: поняв природу, создать еще более совершенные вещества, механизмы и формы.

А березы и пчелы издавна выделены людьми как особо любимые и почитаемые. Наука лишь добавила славы обеим да поведала о тайном покровительстве белоствольных красавиц бессменным служительницам цветущих трав и лесов.

Человеку есть еще о чем подумать, слушая в летний день лепет березовых листьев и звенящую музыку пчелиного полета.

НОВЫЕ ПРЕТЕНДЕНТЫ НА ТРОН

( Березе приходится потесниться, - Защитные вещества почек и «домашняя аптечка» бобров. - Снова росный ладан. )

Так ли уж незаменима береза как донор прополиса? Правда, пчелы обладают очень взыскательным вкусом и склонны «капризничать», отказываясь, например, от слишком «навязчивых услуг» хвойных смол и часто пренебрегая нашей обыкновенной березой.

Судя по данным французских ученых, там пчел вполне «устраивает» и тополь. Он же - главный источник прополиса и на юге нашей страны, Дальнем Востоке. Однако основная масса пчелиных семей сосредоточена в Центре, и именно отсюда поставляется преобладающая часть прополиса. Как обстоит дело в тех районах, где доминирует береза?

Мы вовсе не стремились свергать березу с пьедестала, но, исследуя сотни образцов, не могли не обратить внимания на некоторые. На их хроматограммах проявлялись особенно красиво окрашенные пятна, не свойственные ни зимним, ни пробужденным почкам березы, хотя образцы поступали из центральных и северных районов. Мы так и назвали неизвестные вещества за цвет их пятен «красными» и охотились за ними добрых десять лет.

Это были очень «капризные» соединения. По сути, они играли с нами «в жмурки»: в естественном окружении веществ, содержащихся в прополисе, они при каждом хроматографировании манили нас своей интенсивной цвета доспевающей вишни окраской, что указывало и на их, казалось бы, высокое содержание. Однако достаточно было их отделить от сопровождающей «свиты» веществ, как они буквально на глазах куда-то исчезали. Разумеется, материя никуда не исчезала, не уменьшался и вес колбочек, в которые мы собирали чистые фракции с «красным» веществом, но хроматографический анализ уже не выявлял огненно-красных пятен. Вещества изменялись или, как говорят химики, портились. Разрушаться они могли от кислорода воздуха, повышенной температуры. И то и другое при современной лабораторной технике было несложно предотвратить, но факт оставался фактом: вещества были неустойчивы и без «поддержки» других быстро окислялись на воздухе.

 
Эти капризные соединения играли с нами в жмурки

Мы предприняли основательный штурм этих соединений, твердо решив выяснить их химическую природу. В то же время продолжали вести наблюдения над лесной флорой, которая могла поставлять в ульи эти необычные соединения.

Однажды мне очень повезло: удалось прямо на летке выловить несколько пчел, несущих на задних ножках липкие комочки смол. Отделив от лапок насекомого, я растворил их в спирте и поставил хроматограмму. Впечатление от этой хроматограммы было очень сильное: на ней выявились практически лишь одни красные пятна, светящиеся с необычайной интенсивностью. Таких было заведомо три, четвертое же обозначилось более блеклым цветом. Интересно, что на хроматограмме почти отсутствовали желтые пятна, характерные для флавоноидных соединений прополиса и березовых почек.

Не вызывало сомнений, что пчела принесла смолу с нового источника.

Тех 10 миллиграммов, которые я снял с ножек пчелы, хватило, чтобы выделить в очищенном виде каждое из веществ, полыхающих красными отливами на силикагельных пластинках после «душа» с концентрированной серной кислотой, и получить некоторые физико-химические характеристики. Основное вещество имело молекулярный вес 284 и брутто-формулу C₁₆H₁₆O₄, то есть было идентичным тому, что мы обнаружили и в других образцах прополиса.

Аналитические методы химической таксономии на первых этапах идентификации нового источника мало помогли, так как вещество долго не «давалось», а без его точной формулы нечего было «беспокоить» толстые химические справочники и журналы.

На этом пути нашу группу вдруг еще раз поразила береза. В особо жаркие дни лета, но в еще не знойную утреннюю пору пазушные почки вечно загадочного дерева иногда начинали продуцировать смесь, в которой, если ее исследовать методом ТСХ, на фоне характерных для березы желтых пятен флавоноидных соединений отчетливо вырисовывались все те же 3-4 красных вещества!

Мы сумели поймать такую фазу и набрать достаточно почек для хромато-масс-спектрометрического анализа и также удостоверились, что основной компонент идентичен ранее обнаруженному в прополисной обножке пчелы, не содержащей характерных для березовых почек желтых пигментов-флавоиов. Это же вещество мы выделили и из образца, привезенного из Польши, из образцов, поступивших к нам из Прибалтики и многих других лесных и лесостепных районов страны.

Открытие очень удивило нас, поскольку определенно указывало на то, что поставщиком этих веществ могут быть по меньшей мере два растения, причем одно из них - та же береза!

То, что береза и ее почки обладают совершенно удивительными возможностями, становилось с каждым годом все яснее, и мы не могли не отдать должное «прозорливости» пчел, уже задолго до нас открывших ее несравненную химическую силу.

И все-таки дело было не только в березе. Нам даже казалось, что мы начинаем понимать, почему в реальных образцах прополиса не встречается лишь та безфлавоноидная смесь, которую несла пчела в своей липкой обножке в улей да не донесла, встретив экспериментатора.

Флавоноиды и родственные им вещества, содержащие фенольные группы, - прекрасные антиоксиданты, то есть уловители активированных молекул кислорода, которые быстро разрушают «красные вещества», если они лишены прикрытия. Вот пчелы, думали мы, и добавляют богатые ими выделения почек березы к смоле, содержащей чем-то очень важные для них «красные вещества», создавая над ними «антиоксидантный щит».

На этот раз и прямые, или, как еще говорят, визуальные наблюдения, принесли свои плоды. Изощрив свой взгляд в многолетних наблюдениях над малозаметными пазушными почками, я как-то в погожий солнечный день увидел пчел, вьющихся над почками  осины . Приглядевшись к ним, я заметил 2-3 коричневые капельки, выкатившиеся из-под плотно завернутых чешуек почек. Дальнейшее предугадать нетрудно: перенеся скальпелем эти капельки в стеклянный сосуд, я залил их растворителем и поставил очередную хроматограмму со «свидетелем» - обножкой ранее отловленной на летке пчелы.

Когда растворители, просортировав содержимое нанесенного пятна, подобрались к верху пластинки, я вынул ее и, помахав в воздухе для удаления остатков раствора, опрыснул из пульверизатора серной кислотой.

Это было именно то, чего мы так долго ждали: пятна обоих продуктов совпали вплоть до мельчайших деталей. Идентификация была подтверждена и другими методами.

Следовательно, список растений - источников прополиса, или, как мы их стали называть, прополисоносителей, расширился, причем сразу на одну треть: к первым двум - березе и тополю - теперь на законных правах добавилась и родственница последнего - осина ( Populus tremula ).

Нам стала понятна и география «красных пятен»: в большинстве случаев они сопровождали прополис березового типа. Береза же и осина - соседи по фитоценозу, хотя, конечно, иногда и расселяются друг от друга, как, например, в той же деревне Комаровке Рязанской области, где люди искусственно высадили березу и где мы впервые идентифицировали ее в качестве источника пчелиного клея, а также в сибирских колках, березовых лесах Урала, Башкирии.

Экология растений-прополисоносителей - очень интересна, и здесь предстоит совершить еще немало открытий.

Таким образом, в случае с осиной метод наблюдения взял реванш за поражение в исследовании почек березы. Раньше без помощи химических формул ни пчеловоды, ни биологи не могли решить кроссворд с главным источником прополиса, сейчас же источник был точно выявлен и без формулы, однако с помощью… методов тонкослойной хроматографии и масс-спектрометрии. Выходит, без техники XX века не обойтись!

И все-таки самолюбие химика было задето: красный цвет действовал явно раздражающим образом, и я решил во что бы то ни стало «добить» эти «красные вещества», то есть окончательно выявить их точный химический образ.

Для этого намерения, разумеется, были и иные более серьезные научные основания.

Почка - основной переживающий неблагоприятные условия орган многолетнего растения. Именно в ней таится и сберегается зимой упругая жизнь, готовая будущим летом всколыхнуться трепещущим зеленым листом, который погонит созидаемые им в лучах солнца молекулы сахара в ждущие ткани ветвей, толстеющих стволов, буравящих почву корней, а главное, к головкам цветов, где вот-вот зачнется новое семя.

Почка - голова и сердце многолетнего растения, его гормональный центр, главная железа, подлежащая охране и защите всеми доступными растению средствами. На этом и основано чудо прополиса - пчелы взяли у самых устойчивых, самых процветающих видов все «сливки» их эволюции - «круговую защиту», «самооборону» их почек.

Создать такую защиту - совсем не то, что синтезировать в колбе новое биологически активное вещество, потратив на это 2-3 или 10 лет исследования. Здесь нужен эволюционный отбор, прошлифованный миллионами лет реальной жизни, в которой нет места несовершенным приспособлениям, ненужным балластным веществам. Любая активность здесь также должна быть строго взвешена. Избыток ее, существенно нарушающий окружающий почку биоценоз, может оказаться столь же нежелательным, как и ее недостаток.

Почке надо защищаться от вредных насекомых, клещей, но нельзя «переборщить» и в этом, потому что в таком случае растение станет своего рода «анчаром» и для союзных с ним энтомофагов, например для охраняющих его санитаров и чистильщиков леса - муравьев.

В природе все уравновешено, свидетельство чему - защита почек берез, тополей и, наконец, самого пчелиного гнезда, основанная на соединениях, каждое из которых не обладает рекордной активностью, но все вместе создают трудноодолимый рубеж обороны.

Похоже, однако, что не только пчелы «дознались» до особой роли веществ, накапливающихся в почках, есть еще одно «осведомленное» об их тайнах животное, постепенно вновь заселяющее наши реки.

Речь идет о бобрах.

Бобры уже сотни лет поставляют человеку вещество, которое на Западе известно под названием «кастореум». Кастореум широко использовался в средние века для лечения различных ран, язв, поражений кожи и в других случаях. Находит он применение и сейчас.

 
Если бобра лишить веток тополя, осины, ивы - он заболеет

Кастореум готовят на основе так называемой бобровой струи, выпаривая последнюю. У бобра, оказывается, имеются специальные железы, которые вырабатывают особый выделяемый наружу секрет (мускус). Им животное метит территорию, обрабатывает раны.

Там, где помечена территория, растения плохо растут, угнетена микрофлора и в местах «обработанной» раны животного. Антимикробная активность накапливаемого мускуса столь значительна, что у умерщвленного бобра участки тела, примыкающие к железе, в течение года не подвергаются гнилостному распаду.

Спасительная для бобра железа, его «домашняя аптечка» функционирует при определенных условиях. Если зверька лишить его основной диеты - веток тополей, осины и ивы - он перестает вырабатывать защитный секрет и обычно вскоре заболевает и погибает.

Пьер Лави, описавший эти удивительные явления и посетивший участки, помеченные бобром, сразу же обратил внимание на запах, который напомнил ему запах прополиса.

Лави протестировал на антимикробную активность одновременно экстракт прополиса и выделения железы бобра на семи различных микроорганизмах и выявил, что она практически параллельна.

Другой известный французский ученый Эдгар Ледерер идентифицировал в кастореуме до 40 различных веществ. Значительную часть из них составили ароматические кислоты.

Некоторые из этих соединений, например бензойная, ее п-окси- и п-метокси-аналоги, производные коричной кислоты и т. д., были нами обнаружены и в почках различных видов тополя, в том числе осины. Большая же часть веществ могла образоваться при расщеплении более крупных молекул, типичных для растений этого рода, например флавоноидов.

Важность тополиной диеты для бобров, непременным компонентом которой являются и почки, и родственные по составу поверхностных веществ листья, еще более укрепили нас в решении разобраться в химической природе «красных веществ», продуцируемых тополем дрожащим, как еще называют осину, заросли которой всегда можно встретить недалеко от бобровых «хат».

Мы опять опустим техническую сторону проведенных исследований и сразу приведем формулу основного компонента среди «куста» этих веществ - бензоат копиферилового спирта. Другие, также идентифицированные нами вещества имеют несколько более сложную структуру.

Нам трудно было бы провести эту работу без «помощи» пчел, которые «поставляли» выделения осиновых почек в законсервированном в прополисе виде. Мы даже нашли и пасеку, пчелы которой собирали особенно обогащенный «красными веществами» прополис. Пасека А. П. Солдаткина, питавшая наши исследования, находилась недалеко от станции Взлетная по Павелецкой дороге Московской области, где осина нашла вполне благоприятные для себя условия жизни.

Выделив для идентификации нужное количество веществ из прополиса, мы затем подтвердили их присутствие и в почках осины. Для такого анализа использовали метод масс-спектрометрии, для чего потребовалось отделить от «материнского ложа» лишь самое небольшое число почек. Хороший пример, когда развивающаяся техника сама по себе бережет природу!

Основной компонент выделений почек осины был, однако, уже выявлен ранее в той же знаменитой смоле росного ладана, о которой мы уже рассказывали в главе о меде с суллы.

О том, что росный ладан содержит бензойную кислоту, стало известно еще в XVII веке. Однако на ее долю приходилась лишь одна десятая часть всей смолы. Что же представляло остальное?

Немецкий химик Ф. Рейницер (1926) ответил на этот вопрос, доказав, что около 80 процентов всей знаменитой смолы представлено… тем же бензоатом кониферилового спирта (!), веществом, за появлением которого в природе так тщательно следят пчелы и которое так заинтриговало и нас.

Разумеется, нам очень хотелось убедиться в том, что вывод формулы вещества оказался правильным. Самое надежное в этом случае - прямо сравнить выделенное вещество с достоверным образцом. Это вещество можно было извлечь из смолы росного ладана. Мы были настроены очень решительно и сумели убедить руководителей фабрики «Новая Заря» (которая и до сих пор не может найти эквивалента бензойной смоле, выписывая ее из-за рубежа) выделить для научных целей небольшую часть вещества.

Эту хроматограмму мы ожидали с особым нетерпением.

Когда же она была проявлена и после обработки серной кислотой приведена в «зримое состояние», оба красных пятна расположились одно против другого, словно состязаясь в глубине и яркости вишнево-красных тонов.

Итак, росный ладан защищается от ран теми же веществами, которые признаны и в пчелином мире: бензойная кислота укрепляет устойчивость меда с суллы, она же - непременный компонент прополиса, бензоат же кониферилового спирта встречается чуть ли не в каждом втором образце этого вещества, присылаемом с пасек центральных районов, а также с Восточной и, возможно, Центральной и Средней Европы.

Другие «красные вещества», а их в процессе работы выявилось целых четыре, были родственны бензоату кониферилового спирта, но содержались в значительно меньшем количестве. Наконец, «набив руку», мы идентифицировали еще одно подобное вещество и в самом росном ладане, оказавшееся бензоатом п-кумарового спирта, внеся, таким образом, свой вклад в химию смолы, одарившей нас столькими радостями и содействием в расшифровке тайн пчелиного клея.

Группа исследователей из ГДР во главе с Е. Шнейдевиндом (1979), изучавшая местные образцы прополиса, также выявила в нем сходные эфиры. Хотя полностью химическое строение этих веществ им установить не удалось, они показали, что веществам свойственна значительная противогрибная активность. Есть данные об активности и против клещей, что особенно важно в борьбе с варроатозом.

Химический состав почек осины и прополиса, созданного на основе ее выделений, мы изучили весьма подробно, идентифицировав - в каждом, помимо упомянутых здесь веществ, еще около 20 различных соединений. Не вдаваясь в подробности (см. «Пчеловодство», 1980, № 2), остановим внимание читателя еще на трех веществах.

ХИМИЧЕСКИЕ ДАРЫ ПРОПОЛИСА

( Фенольные триглицериды. - Прополис и пшеница. - Реванш березы в парной бане. - Что дала химия пчеловодам? )

Это был истинный подарок прополиса за неизменный интерес к его химии. На фоне красных пятен, которыми обнаруживаются на пластинках описанные эфиры коричной кислоты и ароматических спиртов, привлекло внимание пятно, окрашиваемое в красивый розовый цвет, явно усиливающийся со временем. В чистом виде мы смогли выделить лишь несколько миллиграммов продукта, но при современной технике исследования их хватило для полной идентификации.

Формула одного из этих веществ приведена на схеме 11.

 
Схема 11. Структурные формулы идентифицированных автором веществ: А - бензоат кониферилового спирта; Б - фенольный триглицерид прополиса; В - фенольные триглицериды зерен пшеницы

Орнаментальный рисунок формулы отражает не что иное, как новый класс природных соединений, выявленный лишь в самые последние годы, -  фенольные триглицериды .

Два таких вещества были мною описаны впервые, а одно несколькими годами ранее в почках родственного осине вида  Populus lasiocarpa  обнаружила совместно работающая группа ученых ФРГ и Японии.

Фенольные триглицериды - необычный класс соединений. В других триглицеридах, составляющих существенную часть нашей пищи, остаток глицерина соединен с жирными кислотами. В такой форме организм запасает энергетический материал, который потом может утилизировать на различные цели.

Зачем же в таком случае в растении, причем именно в почках, накапливаются фенольные триглицериды, которые украшают «химический букет» и прополиса? Ведь в тех же почках Populus lasiocarpa  они - главные компоненты, на долю которых приходится чуть ли не три четверти всего экстракта.

В нашем случае их доля была намного меньше. Тем не менее растение  P. lasiocarpa  процветало, и, следовательно, этот необычный триглицерид как-то по-своему тоже помогал ему решать свои защитные либо строительно-энергетические проблемы.

Почему, однако, эти триглицериды до сих пор не обнаруживаются у животных и человека?

Обратим более пристальное внимание на формулы одного из веществ этого типа. Основная часть молекулы представлена двумя остатками феруловой кислоты, которые видны идентичными в левой и правой части молекулы (схема 11, Б).

Феруловая кислота - прямая предшественница копиферилового спирта - очень важного метаболита растений, из которого образуется лигнин - главнейший после целлюлозы структурный биополимер растений. Из него формируются стволы, корни, стебли, ветви и другие опорные части растущего растения.

Мы можем теперь понять запасливость почек  P. lasiocarpa  и родственных ей видов: когда наступает фаза интенсивного роста, они могут брать уже по сути готовый строительный материал и, отщепив глицериновый остаток, немедленно вовлекать ого в процесс лигнификации либо в другие процессы, например в образование молекул флавоноидных соединений или иных защитных веществ через промежуточную в этом процессе феруловую кислоту.

Если триглицериды попадут в организм бобра, то он, отщепив от них усвояемый глицерин, очевидно, задержит ароматические «хвосты» в своей защитной железе и еще более укрепит силу своей «струи».

Мне показалось, что соединения этого типа широко распространены в природе, и я решил исследовать самый важный для человека пищевой продукт - пшеницу. Очень интересовало, все ли мы знаем о тех продуктах, которые ежедневно поглощаем за завтраком, обедом и ужином.

В зернах пшеницы (для начала был взят сорт Мироновская 808) также были найдены два глицерида, содержащие фенольные остатки все тех же ненасыщенных кислот (схема 11, В).

Вещества такого типа еще мало изучены, но известно, что они не расщепляются липазами кишечника и поэтому могут непосредственно поступать в кровь. За этими веществами, которыми обогащен и прополис широко распространенного типа, - безусловно, большое будущее.

Исследования пшеницы и другая работа на некоторое время отвлекли меня от березы, но неожиданно пришлось к ней вернуться. Помог случай, вернее русская баня.

Каждый счастливец, который попадет в русскую баню и воспользуется березовым веником, может попытаться уловить тот оттенок запаха, который ранее поразил Пьера Лави в бобровом заповеднике. Это запах древесных смол. Он, конечно, может идти и от прогретых паром бревен и полок парилки, но есть и постоянный источник целебного аромата. Это березовые почки. Приостановив процесс парного священодействия, можно посмотреть, что находится под распаренным листом.

Если ветки для веника сорваны в лучшие, оптимальные сроки (где-то в июле), то вы увидите довольно-таки крупную сформировавшуюся почку. Пазушная ночка, как мы уже выяснили ранее, и есть главная смолодающая фабрика для «фирменного» продукта пчелиной семьи - прополиса. Вещества того же типа, что и в прополисе, присутствуют на поверхности березовых листьев. В этом нетрудно убедиться, если отделенный от ветви лист обмыть органическим растворителем и поставить хроматограмму. Часть компонентов окажется просто идентичными, другие же, отличаясь, еще более обогатят палитру прополисной смолы, скапливающейся в почке.

Выходит, наши предки не ошиблись в выборе веток березы для восстановительных банных процедур.

Обдав кипятком березовый веник и взбираясь с ним на верхний полок, где температура намного превышает установленную пчелами в летнем улье, посетитель русской бани словно бы пробуждает подвижность застрявших в смоле молекул, которые оберегают дерево от всяких напастей.

Вот каким неожиданным образом взяла береза реванш у оспаривающей первенство осины, и той ничего не остается, как ждать летнего тепла, когда к ней прилетят утешительницы - пчелы. Нагрузив себя коричневатой смолой, они возвратятся в улей, где «прополисные повара», или цементирующие пчелы, смешают ее с березовой, отдав должное силе и активности каждой. Пчела к своему «кулинарному искусству» добавила «искусство аптекаря», еще более упрочив свой «авторитет» в глазах внимательно глядящего на нее человека. Мы узнали, как в ульях рождается очередное пчелиное чудо - чудо прополиса, к которому никак не могут подобрать ключи микроорганизмы. И снова пчела ведет нас за собой в царство окружающей флоры, где под каждым листочком скрыт удивительный, яростно защищающийся от всяких невзгод мир. Мир, который еще не раз изумит человека, ставшего на путь все более углубленного изучения в понимания живой природы.

И в заключение спросим себя откровенно, что дала химия, исследовавшая тайны прополиса? Не нанесла ли она, что, к сожалению, еще бывает, какого-либо ущерба одному из самых удивительных творений природы - медоносным пчелам?

Подведем некоторые итоги: достоверно выявлены важнейшие растительные источники прополиса; найдены характерные вещества; разработаны методы их идентификации; намечены новые пути исследований.

Важно ли это для практики? По-видимому, да. Пчеловоды теперь знают, какие растения надо посадить вблизи пасеки, чтобы укрепить здоровье своих пчел. Медикам известны вещества, присутствующие в прополисе, и их воздействие на организм человека. Работники химико-фармацевтической промышленности имеют методики стандартизации и оценки качества важного биологически активного сырья.

Ряд препаратов, которые удалось внедрить в производство и которые уже лечат людей, не увидели бы свет без подробнейших химических исследований. Пчеловоды еще долго бы счищали прополис с гнезд пчел, затрудняя им борьбу с болезнями.

Пчела чутко водит своими антеннами, выявляя ничтожные следы нужного для семьи вещества, лучшей по своим качествам целебной смолы… Человек сам создает себе новые «рецепторы», которыми его не снабдила природа, - высокочувствительные методы физического и химического анализа. Так он увеличивает свои возможности, собирая в копилку своих достижений достижения других видов, которые за миллионы лет эволюции выработали полезные приспособления, нашли верные решения.

Копилка эволюционных достижений медоносной пчелы особенно значительна, и нам верится, что она еще не раз одарит человека новым веществом, подскажет ему технологию получения необычных продуктов, наведет на неожиданную мысль.

Нас удивил мед с суллы простым, но эффективным механизмом защиты. Приоткрыл свои тайны, но далеко не все и прополис, серьезные проблемы поставила перед нами пчелиная геронтология.

Увлеченный и вооруженный современной техникой исследователь все дальше идет по лабиринту сокровенностей пчелиного улья. Награда за его труд - новая крупица знания, добытая на пользу людям, ради установления все более гармоничных отношений с природой.

Возможно, здесь допустима аналогия и с трудом пчелы-сборщицы. Она также несет в свой улей нелегкие ноши нектара, липкие комочки исцеляющих смол, сообщает колонии о новых богатых источниках меда. Пусть постепенно ослабеют ее крылья, вслед за ней со звоном ликования уже совершает свой первый вылет новая молодая пчела. Она продолжит труд старшей, и улей будет вечно полниться благоухающим медом, привлекать таинственным ароматом целительных смол.