Лежит ли путь с сердцу через нос?

(«ХиЖ», 2017, №4)

Жук улавливает феромоны усиками. А человек?

Снова о феромонах человека

Что такое феромоны, существуют ли феромоны человека, и если да, то управляют ли они нашим поведением? Об этом много пишут, читают научно-популярные лекции, но и сами просветители расходятся во мнениях: споры в соцсетях временами идут на повышенных тонах. Попробуем разобраться, что об этом на данный момент известно точно.

Создание мифа

Для сторонников существования человеческих феромонов есть плохая новость: за десятилетия исследований специалисты, изучающие принципы и механизмы химического общения, так и не получили экспериментальных доказательств существования веществ, которые можно было бы с полным правом назвать феромонами человека. Феромоны — это, по определению, сигнальные молекулы, производимые живым организмом, испускаемые во внешнюю среду и влияющие на поведение или психологическое состояние другого животного, как правило, представителя того же вида. (Подробнее см. «Химию и жизнь», 2015, 7.) Самцы млекопитающих выделяют феромоны, заставляющие, к примеру, самку принять позу готовности к спариванию и (или) вызывающие агрессивное поведение у других самцов. Но крайне маловероятно, что будут найдены феромоны, вызывающие то или иное стереотипное поведение у человека, — если бы они существовали, мы бы знали об этом и без хитроумных экспериментов. Сложнее с воздействием на физиологию, настроение, восприятие, мышление — эффекты эти тонкие, трудноуловимые. Сторонники их существования утверждают, что такое воздействие доказано в экспериментах, критики — что все имеющиеся данные никуда не годятся и ничего не доказывают.

Людям, категорически отрицающим саму возможность существования феромонов человека, не стоит забывать когда-то сказанное Карлом Саганом: «Отсутствие доказательства не является доказательством отсутствия». Возможно, по этой причине вопрос не закрыт, и поиск феромонов человека ведут до сих пор, причем не энтузиасты-одиночки вроде тех, что строят вечные двигатели, а научные коллективы и целые отделы химических и биологических институтов.

1. Самые знаменитые кандидаты в феромоны человека

Начиналось все, однако, не вполне научно. В 1991 году, на конференции, одним из спонсоров которой выступала парфюмерная компания «Erox Corp.», двое ученых из университета Юты сделали доклад о свойствах двух соединений — по счастливому совпадению, продуктах компании-спонсора. Вскоре материалы доклада были опубликованы в виде статьи («Journal of Steroid Biochemistry and Molecular Biology», 1991, 39, 4B, 573—582, PMID: 1892788). Главной ее темой стали результаты исследования на нескольких десятках добровольцев, показавшие, что андростадиенон и эстратетраенол (рис. 1) избирательно, в зависимости от пола испытуемого, активируют вомероназальный орган — периферический отдел дополнительной обонятельной системы, который у многих животных реагирует на летучие феромоны и другие летучие ароматные вещества, в большинстве своем не ощущаемые как запах или слабо воспринимаемые основной обонятельной системой (см. «Химию и жизнь», 1998, 7). Доклад и статья позволили компании в 1993 году получить патент, в котором андростадиенон и эстратетраенол позиционировались именно как феромоны человека (Патент US 5272134 A – 1993).

Спустя почти десять лет физиолог из университета Чикаго Марта Мак-Клинток с коллегами проверила способность андростадиенона и эстратетраенола влиять на эмоциональное состояние мужчин и женщин. Результаты, опубликованные в 2000 году, противоречили ранее сделанным выводам и патентной заявке «Erox Corp.». Мак-Клинток достаточно мягко сформулировала выводы: «Называть эти стероиды феромонами человека весьма поспешно» («Hormones and Behavior», 2000, 37, 1, 57—78. doi: 10.1006/hbeh.1999.1559). Впрочем, группа Мак-Клинток и по сей день продолжает исследование этих веществ — последняя публикация совсем свежая («Journal of Neuroscience», 2016, 36, 31, 8188—8199, doi: 10.1523/jneurosci.3935-15.2016). Таким образом, говорить об окончательном решении вопроса с андростадиеноном и эстратетраенолом еще преждевременно.

Нет никаких сомнений, что человеческий организм действительно способен вырабатывать андростадиенон и эстратетраенол, но вот то, что эти вещества работают как феромоны, так и не было продемонстрировано с достаточной убедительностью. Следует отметить и то, что большинство биологов считают вомероназальный орган у представителей Homo sapiens скорее рудиментарным органом, у взрослых людей он не используется.

Тем не менее обе эти молекулы продолжают изучать, а компания «Erox» все так же выпускает мужскую и женскую туалетную воду, сообщая потребителю, что этот парфюм не просто хорошо пахнет, но и содержит феромоны человека. В 2014 году Тристрам Виатт, зоолог из Оксфордского университета, специалист по феромонам животных, написал обзор, в котором отследил каждое упоминание об андростадиеноне и эстратетраеноле и еще двух стероидах в научной литературе начиная с 1991 года. Упоминаний набралось сотни («Proceedings of the Royal Society B», 2015, 282, 1804, 20142994, doi: 10.1098/rspb.2014.2994). Вывод он сделал тот же, что и Мак-Клинток: заявленные эффекты этих «феромонов» не воспроизводятся, а причиной положительных результатов могут быть неудачно поставленные эксперименты, отсутствие двойного слепого контроля и т. д. По его словам, создается впечатление, что «Erox» взяла данные о действии андростадиенона и эстратетраенола с потолка, люди приняли это на веру, а настоящее научное исследование было предпринято лишь после коммерческого успеха «духов с феромонами».

Конечно же Виатт писал этот обзор не для того, чтобы разоблачить некорректный маркетинг парфюмеров. Как и многие его коллеги, он заинтересован в том, чтобы получить обоснованный ответ на вопрос: «Существуют ли на самом деле феромоны человека?» «Если мы хотим искать человеческие феромоны, — пишет он, — то должны исследовать самих себя так, как будто мы — только что открытые млекопитающие, и использовать строгие методы, уже показавшие себя успешными при поиске феромонов у других видов». Строгостью, по мнению Виатта, многие исследователи пренебрегают.

Несмотря на все усилия, предпринятые химиками и биологами в последние полвека, однозначный отрицательный или положительный ответ до сих пор не получен. Одним из косвенных свидетельств в пользу существования феромонов человека Виатт, например, называет более сильный запах тела человека на всем протяжении пубертатного периода. Не исключено, что природа этого запаха связана с примерно такой же химической сигнальной системой, какая появляется у других млекопитающих во время их созревания и указывает на готовность к спариванию. Опять же, тот факт, что феромоны есть у млекопитающих, а Homo sapiens относится к млекопитающим, позволяет надеяться, что и феромоны человека удастся найти. Конечно, их поиск не связывается с надеждами на разработку «приворотных духов» — однозначный ответ на вопрос: «Существуют ли человеческие феромоны?», положительный или отрицательный, позволил бы узнать больше о наименее понятной для нас и наиболее древней системе коммуникации организмов.

Заметим, что Виатт не отрицает существования неферомонных индивидуальных запахов, как и способности людей отличать по запаху тех, с кем они находятся в родственной связи, или выбирать более привлекательных партнеров (см. «Химию и жизнь», 2013, 5).

Еще раз, для ясности: на настоящий момент не было идентифицировано ни одного вещества, которое выполняло бы функции феромона у человека. Одна из причин заключается в том, что зачастую поиск идет в неверном направлении из-за слишком вольного обращения с термином «феромон». Другая же причина объективна: выделить воздействие конкретного вещества на поведение или эмоции человека — исключительно сложная задача. Это хорошо иллюстрирует история поиска феромонов у других млекопитающих.

По свежим следам

Итак, феромоны распознаются системой обоняния и влияют на поведение представителя своего биологического вида либо непосредственно, либо через его гормональную систему. (Впрочем, существуют и феромоны, действующие на другой вид, — кайромоны.) Чтобы вещество с полным правом можно было назвать феромоном, его действие должно быть врожденным, а не приобретенным, а также безадресным — феромон подает сигнал всем представителям вида (или, по крайней мере, широкой группе, скажем, всем представителям противоположного пола данного вида). Если же запахи действуют адресно, только на одну особь, речь идет не о воздействии феромона, а о распознавании индивидуальной карты запахов. Скажем, радость собаки, учуявшей хозяина, не является эффектом воздействия кайромонов — четвероногий друг знает характерный запах своего человека и успел выучить, что хозяин — это хорошо. Если бы дело было в кайромонах, собаки горячо приветствовали бы любого человека, чего, как мы знаем, не происходит. А вот вещества, выделяемые некоторыми насекомыми, в том числе феромоны, могут выступать в роли кайромонов для других насекомых — их паразитов или хищников.

Классический пример феромона — бомбикол, который вырабатывают самки тутового шелкопряда Bombyx mori для привлечения самцов. Предположение о том, что животные могут обмениваться информацией с помощью химических веществ, было высказано еще в конце XIX века, но бомбикол выделили только в 1959 году, и тогда же появился сам термин «феромоны». С тех пор они были идентифицированы у разных биологических видов — пауков, омаров, рыб, лягушек, змей, овец, оленей, собак, кроликов, слонов и, безусловно, мышей, на которых к настоящему времени проведена наибольшая часть работ по феромонам млекопитающих.

Естественно было задать вопрос: а как с феромонами у человека? В 1971 году специалист по терапии из Лондонского университетского колледжа Алекс Комфорт призывал коллег использовать для поиска феромонов человека такие методы анализа, как делавшая в то время первые шаги масс-спектрометрия («Nature», 1971, 230, 432—479, doi: 10.1038/230432a0). Он предположил, что обнаружение этих соединений «откроет новую главу в репродуктивной фармакологии именно тогда, когда это больше всего необходимо». Комментарий Комфорта был посвящен в том числе статье Мак-Клинток, тогда еще аспирантки колледжа Веллесли («Nature», 1971, 229, 244—245, doi: 10.1038/229244a0). В статье сообщалось о тенденции к синхронизации месячных циклов у женщин, проживающих вместе, — так называемый эффект женского общежития. За прошедшие с тех пор 46 лет опубликовано немало работ, которые указывали на ошибки, сделанные Мак-Клинток и ее последователями (см., например, «Psychoneuroendocrinology», 1992, 17, 6, 565—591, doi: 10.1016/0306-4530(92)90016-z). Однако тогда, в 1971 году, «эффект женского общежития» был провозглашен первой демонстрацией существования человеческих феромонов.

Призыв Алекса Комфорта был услышан. В том же 1971 году феромонами млекопитающих вплотную занялись химики-аналитики. Пионером в этой области стал чех по происхождению Милош Новотный, темой работы которого в университете Индианы было аналитическое разделение смесей веществ с помощью хромато-масс-спектрометрии. Старший коллега Новотного, Марвин Кармак, заразил его идеей применения масс-спектрометрии для изучения химической коммуникации млекопитающих. Новотный и Кармак решили взять в свою компанию биолога и отправились с предложением совместной работы к сотруднику того же университета Уэсли Уиттену. Химики не застали Уиттена в лаборатории, но это оказалось к лучшему: они встретили его на прогулке, когда он рассматривал следы и метки лис в свежем снегу. Не откладывая дело в долгий ящик, исследователи отобрали пробы желтого снега, проанализировали их в лаборатории Новотного на масс-спектрометре и обнаружили, что по летучим органическим соединениям, содержащимся в лисьей моче, можно определить, кто оставил метку — самец или самка.

После этого химики переключились с лис на более доступных мышей. Они разработали и отточили технологии построения химического профиля веществ, выделяемых различными мышиными железами, а также компонентов мочи. В моче самцов-мышей они обнаружили две молекулы — гетероцикл 2-втор-бутил-4,5-дигидротиазол и производное терпена — дегидро-экзо-бревикомин (рис. 2). Оба эти вещества провоцировали агрессию у мышей-самцов и при этом были привлекательны для самок.

В моче взрослых мышей-самок был обнаружен 2,5-диметилпиразин. Это вещество, вырабатываемое надпочечниками, — своего рода химический сигнал о перенаселении, оно тормозит гормональное развитие самок и отдаляет переход молодняка в пубертатный период.

2. Эти компоненты мышиной мочи были описаны как первые открытые феромоны млекопитающих. Однако на самом деле до сих пор не доказано, что они являются феромонами

Нелетучие феромоны

В 1970—1980-х годах было обнаружено еще несколько соединений, которые идентифицировали как первые феромоны млекопитающих. Однако в наши дни статус этих молекул до сих пор остается неясным: более поздние исследования показали, что 2-втор-бутил-4,5-дигидротиазол, дегидро-экзо-бревикомин и 2,5-диметилпиразин вырабатываются не у всех линий мышей, к тому же не всегда воспроизводится их влияние на поведение, в том числе и репродуктивное. Некоторые другие вещества, обнаруженные позже и не только в группе Новотного, вызывали сходные дискуссии о воспроизводимости результатов. Все это показывает, как легко может ускользнуть удача от человека, который изучает феромоны млекопитающих.

Как отмечает Рон Ю, нейробиолог из Института медицинских исследований Стауэрса, коренное отличие феромонов млекопитающих и насекомых состоит в том, что у насекомых феромон — индивидуальное вещество, которое легко связать с конкретным поведением — привлечением особей противоположного пола, роением или откладыванием яиц, а химический сигнал млекопитающих чаще всего состоит из смеси различных веществ, причем вариации содержания того или иного вещества могут полностью изменить контекст передаваемой информации. Естественно, и перемены поведения под воздействием феромонов у млекопитающих также могут быть куда сложнее. Вот почему так трудно интерпретировать эксперименты по идентификации феромонов даже на мышах. Эксперименты, как правило, проводят в присутствии других животных. Скажем, при изучении феромонов, стимулирующих агрессию, недостаточно заставлять подопытное животное вдыхать соответствующее вещество — необходим объект агрессивного поведения. В итоге нелегко определить, какое именно вещество изменило поведение подопытного — то, которое дал понюхать экспериментатор, или то, которое выделяют другие мыши. А не зная точного строения вещества, вызывающего реакцию, невозможно определить строение и функции рецепторов этого вещества и установить природу нейронных связей, задействованных в смене поведения.

Понятно, что поиск феромонов у человека во сто крат сложнее, чем у мышей. В начале 1970-х исследователи заявили, что идентифицировали половые феромоны приматов, непосредственно влиявшие на их поведение в поисках партнера. Содержащиеся в вагинальных выделениях макак-резусов алифатические кислоты, которые выделяются одновременно с эстрогеном, получили название «копулины». В первоначальном сообщении об этих феромонах говорилось, что они привлекают внимание самцов, однако этот поведенческий отклик так и не удалось воспроизвести. Сообщалось и об обнаружении копулинов человека, и даже о том, что мужчины оценивают фотографии девушек, «надушенные» копулинами, как более привлекательные («Evolutionary Psychology», 2016, 2, 1—8, doi: 10.1177/1474704916643328). Однако, во-первых, этот эффект не столь велик, во-вторых, критерии привлекательности бывают различными (кому-то нравится Скарлет Йоханссон, а кому-то Вупи Голдберг), наличие статистической связи не всегда означает наличие связи причинно-следственной, ну и, как нетрудно догадаться, сообщения о попытках воспроизведения подобных результатов очень противоречивы.

Несмотря на многочисленные неудачи, поиск феромонов млекопитающих до сих пор остается святым граалем для химиков. В идеале, конечно, хочется отследить всю цепочку — от структуры феромона и рецептора, который он активирует, до способа взаимодействия нейрона с центральной нервной системой и поведенческого отклика. Результаты имеются — об идентификации нескольких феромонов млекопитающих можно говорить с полной уверенностью, хотя их и немного. По мнению Кацусигэ Тухары из Токийского университета, дело продвигается так медленно из-за того, что в этой области главным образом работают специалисты по поведенческим особенностям, нейробиологии и молекулярной биологии, — если бы к поискам феромонов присоединилось больше химиков, работа пошла бы успешнее.

В лаборатории Тухары определили строение молекулы, которую вполне можно считать феромоном мыши, — это пептид 1, выделяемый экзокринной железой (ESP1). В полном соответствии с названием, этот пептид, то есть короткий белок, вырабатывают второстепенные (экстраорбитальные) слезные железы мыши, расположенные под ухом. Оказалось, что он усиливает активность вомероназального органа самок («Nature», 2010, 466, 7302, 118—122, doi: 10.1038/nature09142). Как говорит сам Тухара, открытие было сделано по счастливой случайности — экстраорбитальные слезные железы изучены настолько плохо, что о них с трудом можно найти упоминание в литературе. Но именно они оказались источником феромонов. Все видели, как мыши или кошки, умываясь, проводят лапкой за ухом, — возможно, эти движения способствуют равномерному распределению секреторных выделений по шерсти. Исследователи впервые выделили белок-феромон в 2005 году, однако на то, чтобы определить его третичную структуру, выяснить структуру активируемого белком рецептора и роль этого белка в сексуальном поведении самок, ушло пять лет.

В отличие от веществ, в свое время идентифицированных Новотным как феромоны, ESP1 не относится к летучим низкомолекулярным соединениям. Тухара полагает, что первоначально феромоны всех наземных животных были летучими органическими веществами, но, возможно, мыши, как и некоторые другие сухопутные животные, в ходе эволюции обзавелись более надежной системой химической коммуникации — белковой, и стали обмениваться химическими сигналами лишь при физическом контакте. Белки-феромоны могут работать как сами по себе, так и совместно с летучими органическими веществами.

C 2010 года было найдено еще несколько пептидов, выполняющих у мышей функцию феромонов. Один из них, получивший название «дарсин» в честь мистера Дарси, героя романа Джейн Остин, относится к главным мочеотделительным белкам и делает самцов мышей более привлекательными для мышиных «леди» («BMC Biology», 2010, 8, 75, doi: 10.1186/1741-7007-8-75). Кроме того, в качестве феромонов мышей последнее время пытаются представить выделяемые самками производные стероидов — их сульфатированные или ацилированные формы, а также желчные кислоты, которые можно обнаружить в фекалиях мышей обоих полов. Прогресс в области хроматографических методов очистки белков наряду с новыми подходами к определению строения рецепторов несколько ускорил работу, и тем не менее мы только начали понимать, как организовано химическое общение хотя бы у лабораторных мышей.

Вернемся к феромонам человека

Несмотря на очевидные сложности, многие исследователи, среди которых и Тристрам Виатт, считают, что пора опять замахнуться на обнаружение феромонов Homo sapiens. Виатт уверен, что после десятилетий, впустую потраченных на изучение андростадиенона и эстратетраенола, следует сконцентрировать усилия на изучении секреторных выделений человека, чтобы раз и навсегда решить вопрос о том, содержат ли они феромоны.

Результаты некоторых исследований внушают оптимизм. Так, например, было показано, что экстракт подмышечного мужского пота стимулирует у женщин выработку лютеинизирующего гормона — молекулы, пиковая концентрация которой в крови инициирует овуляцию («Biology of Reproduction», 2003, 68, 6, 2107—2113, doi: 10.1095/biolreprod.102.008268). Есть информация и о том, что запах женских слез снижает содержание тестостерона в крови мужчин, попутно понижая их возбуждение («Science», 2011, 331, 6014, 226—230, doi: 10.1126/science.1198331). Эти результаты можно рассматривать скорее как отдаленные намеки на возможность существования феромонов человека: не выявлены ни конкретные вещества, модулирующие поведение, ни, тем более, механизм этого изменения. А без этого разговор беспредметен: в серьезной науке формулировка вывода о существовании зависимости между А и Б, основанная только на статистической взаимосвязи, считается серьезной методологической ошибкой.

3. Этот феромон кролика позволяет новорожденным крольчатам найти дорогу к молоку матери

Виатт, однако, предлагает еще один способ поиска неуловимых феромонов, не связанный с необходимостью нюхать чьи-то слезы или пот. По его мнению, есть шанс обнаружить врожденные способы химической коммуникации, исследовав отношения между матерью и грудным ребенком, — возможно, в этом случае изменение поведения, вызванное контактом с каким-либо веществом, будет проще отделить от других факторов, способных корректировать поведение, ведь выученных форм поведения у младенца еще не так много. У млекопитающих подобные феромоны существуют. Более того, сравнительно недавно было обнаружено, что грудной феромон кроликов — 2-метил-2-бутеналь («Nature», 2003, 424, 68—72; doi: 10.1038/nature01739; рис. 3) — помогает найти молочную железу матери не только новорожденным крольчатам, но и грудничкам Homo sapiens («PLOS One», 2009, 4(10): e7579, doi: 10.1371/journal.pone.0007579).

Теперь, чтобы объявить 2-метил-2-бутеналь феромоном человека, осталась самая малость: обнаружить, что организм человека способен вырабатывать этот непредельный кетон, и если да — что организм кормящей мамы производит его ровно для того же, для чего его выделяют секреторные железы крольчихи. По словам Виатта, тогда можно будет не только с полной уверенностью говорить о существовании феромонов человека, но и начать поиски более сложных систем химической коммуникации, присущих нашему виду.