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 почкахPopulus 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.
