Продолжая дальше наш рассказ, необходимо отметить, что идентичные биологически активные вещества животных обнаруживаются и в растительном мире. Такое явление объяснить пока трудно. Наиболее подробно оно, вероятно, изучено для половых гормонов.
Первое сообщение о присутствии женских половых гормонов в семенах финиковой пальмы и гранатового дерева было сделано в 30-х годах Бутенантом и Джакоби. С. И. Ланов в книге «Лизаты и гравидан» (1936) приводит сведения, согласно которым из прорастающих семян пшеницы, сахарного бурака, их дрожжей, цветов вербы были выделены вещества, вызывающие течку у кастрированных мышей. Он также отмечает, что Ашгейм и Хольхвед выделили из торфа, бурого угля, каменного угля и нефти вещество, аналогичное фолликулину, а другие исследователи такое же вещество выделили из злаков растений, муки и риса. Из лука получено вещество, названное лютеоэстрогеном, которое по биохимическим свойствам близко к хориальному гонадотропину и витамину Е. В то же время из мочи человека выделено от 1 до 3 мг ауксина – гормона растений.
Подобные сообщения, к сожалению, были встречены со скептицизмом. Методы анализа в то время были малочувствительными и неточными. И только с применением современных чувствительных методов эти данные удалось подтвердить, и теперь они уже не подвергаются сомнению.
Ниже приведена таблица по содержанию (в различной концентрации) половых гормонов человека в некоторых растениях (по: Хефтман, 1975; Янг и др., 1978).
Соединение Растение Концентрация, мг/кг Эстрон Семена и цветы финиковой 0,40 пальмы 3,3 Семена гранатового дерева 17,0 Семена яблони 0,1 Эстриол Цветы ивы 0,11 17β-эстрадиол Семена фасоли 0,1 Тестостерон Пыльца сосны 0,08 Андростендион '' 0,59
Наличие эстрогенов в растениях объясняет нарушение менструального цикла у коров или овец после приема этих растений внутрь. Обладающих подобными свойствами растений было обнаружено довольно много: луковицы тюльпанов, чеснок, подсолнечник, кофе, петрушка, картофель, овес, ячмень. Удалось установить, что эстрогенный эффект растений обусловлен не только наличием половых стероидов, но и другими соединениями. Было предложено назвать их «фитоэстрогены».
В 1960 г. внимание исследователей привлекло растение семейства бобовых, корни которого женщины Бирмы и Таиланда использовали в качестве абортивного средства. Было выделено его активное начало, которое по строению напоминало структуру природного женского гормона эстрона. Выделенное вещество также было активно, как 17β-эстрадиол, при введении подкожно и не теряло своих свойств при приеме внутрь. Его активность в три раза выше синтетического соединения диэтилстильбестрола, широко используемого в медицине. Это соединение получило название «мирэстрол».
Открытие других фитоэстрогенов связано с событиями, происходившими в Австралии в 60-х годах. В эти годы овец выпасали дольше, чем обычно, на пастбищах где произрастал один из видов клевера. Вскоре было обнаружено, что плодовитость овец снизилась более чем на 70%. Удалось установить, что стерильность вызывали два изофлавона, содержащихся в клевере, – генистеин и формононетин, которые также имели структурное сходство со стероидным ядром женского полового гормона.
В дальнейшем выделили еще одно соединение – кумэстрол – из люцерны, обладающее в 30 раз более высокой активностью, чем предыдущие фитоэстрогены.
Обнаружение веществ эстрогенной природы в растениях позволило, естественно, предположить, что они не просто там накапливаются, а принимают участие в жизнедеятельности растений. Проведенные эксперименты показали, что обработка эстрогенами и андрогенами (мужскими половыми гормонами) стимулирует прорастание семян и их рост, способствует развитию цветков.
Явление, которое пока трудно объяснить, было обнаружено при обработке растений гормонами щитовидной железы. Ученые Лимского университета в Перу изменяли под влиянием экстрактов щитовидной железы окраску цветков. А сотрудники кафедры биологии и генетики 2-го Московского медицинского института установили, что под влиянием тироксина на 22% увеличивается длина корня посевного гороха и на 150 – 267% – длина побегов. Развитие растений при этом происходит быстрее.
Предполагают, что фитоэстрогены играют важную экологическую роль для птиц, которые кормятся бобовыми растениями. В годы с большим количеством осадков и высокой урожайностью растения содержат относительно мало изофлавонов, обладающих эстрогенной активностью, и кладка яиц происходит нормально. В неурожайные, засушливые годы растения становятся богаче фитоэстрогенами и количество яиц в кладках уменьшается. Происходит саморегуляция рождаемости в зависимости от пищевых ресурсов,
Другие стероидные соединения млекопитающих — некоторые гормоны коры надпочечников также были обнаружены в растениях. Так, минералкортикоидное вещество удалось выявить в растении солодке голой. Голландский врач Д. Ререрс в 1948 г. обнаружил, что назначение препаратов этого растения в больших дозах (так же как гормоны коры надпочечников) способствует выведению из организма человека ионов калия и задержке ионов натрия, хлора и воды. В дальнейшем было установлено, что эффект обусловлен глицирризиновой кислотой, которая состоит из двух молекул глюкуроновой кислоты, соединенных гликозидной связью со стероидной структурой, сходной со строением гормонов коры надпочечников. Назначение глицирризиновой кислоты больным Аддисоновой болезнью, когда наблюдается недостаточная функциональная активность надпочечников, оказывало нормализующее действие на водно-солевой обмен.
Еще один пример такого единства животного и растительного мира был обнаружен в 60-х годах, когда проводились поиски путей синтеза нового класса биологически активных веществ, выделенных из семенной жидкости, – простагландинов. В 1969 г. Винейром и Спраггинсом из Университета штата Оклахома было открыто большое количество простагландинов в горгонариевых кораллах. Открытие простагландинов в живых организмах само по себе не ново. Удивительным было то, что их содержание в кораллах оказалось исключительно высоким (1,5% сухого веса). Это позволило использовать горгонарии в качестве источника получения этих соединений. Простагландин А2, выделенный из кораллов, физиологически неактивен, но химическим путем легко превращается в активную форму. Это открытие произвело сенсацию и в начале 70-х годов привело к созданию нескольких крупномасштабных научно-исследовательских проектов.
Интереснейшим событием в истории биологии является открытие в растениях веществ, обладающих активностью ювенильного гормона насекомых. Однажды известный исследователь Ч. Вильяме пригласил работать в Гарвардский университет биолога К. Слэму из Чехословакии для культивирования клопа-солдатика. Однако все попытки добиться нормального развития клопов, которое успешно проводилось на родине ученого, закончились неудачно. Метаморфоз останавливался на пятой личиночной стадии. При неоднократных поисках причин неудачи выяснилось, что, переехав в Гарвард, К. Слэма заменил ватманскую фильтровальную бумагу для выстилания чашек Петри при культивировании насекомых на бумагу производства США. После применения «неамериканской» бумаги рост и развитие начали протекать нормально. В дальнейшем удалось установить, что все виды бумаг производства США обладают высокой ювенильной активностью, в то время как бумага европейского и японского производства не проявляла подобных свойств. Было высказано предположение о существовании специфического «бумажного фактора». Выяснилось, что в Америке бумагу производят в основном из бальзамической пихты, которую в Европе не используют. Обнаружилось, например, что печатные страницы журнала «Science» обладают ювенильной активностью, а у журнала «Nature» такие свойства отсутствуют. Последний журнал печатался на бумаге из другой древесины. В последующем удалось выделить из бумаги вещество ювабион –структурный аналог гормона насекомых.
Не менее интересное открытие связано с другими гормонами насекомых, с гормонами линьки: α-экдизоном и экдистероном. В 1966 г. японский ученый К. Наканиси со своими сотрудниками изучал популярное в восточной медицине растение подокарпус. Они выделили из него четыре родственных соединения. Каково же было их удивление, когда после установления структуры одно из них оказалось похожим на α-экдизон. Биологические испытания подтвердили, что это вещество обладает свойствами гормона линьки. После описанного открытия началось интенсивное исследование других растений. В настоящее время число видов растений, в которых обнаружены гормоны насекомых, приближается к сотне (например, в папоротниках, черемухе, ясене). Оказалось, что содержание этих гормонов в представителях флоры в сотни тысяч раз больше, чем у животных.
