T92

PHEROMONES by Fredric M. Menger, Emory University, Atlanta, GA, USA

Insect behavior was once attributed to “instinct”. For example, locusts and bees were thought to swarm owing to their “instinct” to collect in large groups. (What exactly this means was never made quite clear). In more modern times we now know that insect behavior is often under ingenious chemical control. For you to understand this, I need to introduce the term “pheromone”. A pheromone is a chemical messenger produced by an animal that affects the behavior of other animals of the SAME species.

Examples of chemical structures of pheromones:

Although most pheromones have been studied with insects, I will show that pheromones are also prevalent in higher animals including humans. The subject is best introduced by means of examples:

1. When an ant dies in a nest, it begins emitting a “funeral pheromone”. Its odor stimulates live ants to pick up the dead ant and carry it to a refuse pile far away from the nest. By this means the ant nest remains free from unhealthy decay. Chemists have isolated the pheromone, determined its chemical structure, synthesized it, and placed a tiny drop on a live ant. As expected, ants picked up the startled ant and carried it to the refuse pile.

2. When an ant finds a good source of food, it returns to the nest while depositing on the ground a “trail-marking pheromone” using its stinger (like a pen making a series of dashes). Other ants find the trail, follow it to the food source, take some of the food, and then mark the trail themselves on the way back. Soon there is a whole line of ants following a well-marked trail. When the food source is gone, ants do not mark the trail on return, and the pheromone soon disappears by evaporation.

3. When an aphid on a rose plant is attacked by a predator, it secretes tiny droplets of an “alarm pheromone”. Other aphids in the area sense the presence of the pheromone and walk, fall, or leap from the plant. A bee will emit an alarm pheromone when it stings you, which angers other bees and causes a crowd of them to chase you through the woods.

4. From the point of view of survival, sex pheromones are among the most important for insects. After all, they are tiny animals and live in a huge 3-D world where it is not that easy to find a mate visually. Sensitivity to sex pheromones is incredible. There is one reported instance of a male silk worm detecting a calling female 6.8 miles away. A pheromone has been used to attract coddling moths (a destructive insect in apple orchards) to a trap where they are killed. This is far preferable to spraying an insecticide over an entire orchard.

5. The so-called Bruce effect is an amazing pheromone response in mice. If a newly impregnated mouse is exposed to a different male, the implantation can fail, the estrous cycle returns, and the female becomes receptive to the new male.

6. A male pig (or wild pig) will approach a female face-to-face and blow his saliva into her face. The saliva contains a pheromone (a steroid). If the female is receptive, she will assume a rigid mating position from which she will not budge. The male then walks leisurely around the female to..….well, you know what happens. Interestingly, the identical pig pheromone is found in the underarms of human males. Feminists used to call men “male chauvinist pigs”, and this seems to have a greater chemical basis than first realized.

Wild boars fighting for the right to blow their saliva in the face of a female.
Taken from http://thehigherlearning.com/2014/09/02/more-than-a-third-of-germanys-wild-boars-are-highly-radioactive/

7. There are few proven cases of effective pheromonal communication in humans, but one of the best documented is the “French boarding house effect”. The name derives from the old French folk tale that women living together in close contact become synchronous in their menstrual cycles. This was tested by a Dr. Martha McClintock who went to a women’s college and interviewed students in a dormitory. She found that, indeed, roommates and close friends tended to be synchronous, whereas students living, say, at opposite ends of the hall, were not. It was concluded that communication-by-pheromone affects the estrous cycle.

Even with these few examples, it can be seen that pheromones are chemical hot lines carrying information essential for survival.

Note. Other essay about pheromones can be found in: T49. The similarity between elephants and moths by Faruk Nome, INCT Catalysis, Department of Chemistry, UFSC, Brazil

FEROMÔNIOS por Fredric M. Menger, Universidade Emory, Atlanta, EUA
Traduzido por Natanael F. França Rocha, Florianópolis, Brasil

O comportamento dos insetos já foi uma vez atribuído ao "instinto". Por exemplo, acreditava-se que gafanhotos e abelhas formavam enxames devido ao seu "instinto" de se juntarem em grandes grupos. (O que isso significa exatamente nunca foi muito claro). Hoje sabemos que o comportamento dos insetos está muitas vezes ligado a um engenhoso controle químico. Para facilitar o entendimento, vamos introduzir o termo "feromônio". O feromônio é um mensageiro químico produzido por um animal e que afeta o comportamento de outros animais da MESMA espécie.

Exemplos de estruturas químicas de feromônios:

Embora sua maioria tenha sido estudada com insetos, vamos ver que os feromônios são também predominantes nos animais superiores, incluindo os seres humanos. O assunto ficará mais claro através de exemplos:

1. Quando uma formiga morre em um ninho, ela começa a emitir um "feromônio funeral". Seu odor estimula as formigas vivas a pegarem a formiga morta e levá-la a um depósito de descarte longe do ninho. Desta forma, o formigueiro permanece livre de matéria deteriorada. Em laboratório, os químicos isolaram esse feromônio, determinaram sua estrutura química, sintetizaram, e pingaram uma pequena gota em uma formiga viva. Como esperado, as outras formigas pegaram a formiga atordoada e a levaram para o depósito.

2. Quando uma formiga encontra uma boa fonte de alimento, ela retorna ao ninho e vai depositando no chão um "feromônio marca-trilha" usando seu ferrão (como uma caneta fazendo uma série de traços). Outras formigas encontram a trilha, seguem-na até a fonte de alimento, pegam um pouco da comida e, em seguida, tornam a marcar a trilha no caminho de volta. Em pouco tempo, há toda uma fila de formigas seguindo essa trilha já bem marcada. Quando a fonte de alimento acaba, as formigas não marcam a trilha na volta, e o feromônio logo desaparece por evaporação.

3. Quando um pulgão em uma roseira é atacado por um predador, ele segrega pequenas gotículas de um "feromônio de alarme". Outros pulgões nas proximidades sentem a presença do feromônio e correm, caem ou saltam da planta. A abelha também emite um feromônio de alarme sempre que ferroa alguém, irritando outras abelhas e fazendo com que um enxame delas persiga a pessoa através da floresta.

4. Do ponto de vista da sobrevivência, os feromônios sexuais estão entre os mais importantes para os insetos. Afinal, eles são animais minúsculos que vivem em um enorme mundo 3-D onde não é assim tão fácil encontrar visualmente um parceiro. A sensibilidade aos feromônios sexuais é incrível. Existe um caso relatado de um bicho da seda macho que detectou o chamado de uma fêmea a mais de 10 km de distância. Em outro caso, um feromônio foi usado para atrair mariposas-das-maçãs (um inseto destruidor em pomares de macieiras) até uma armadilha para serem mortas. É preferível isto, sem dúvida, a uma pulverização de inseticida sobre um pomar inteiro.

5. O chamado efeito Bruce é uma incrível resposta aos feromônios em ratos. Se uma rata recém-impregnada for exposta a um macho diferente, a fecundação pode falhar, então o período do cio volta e a fêmea torna-se receptiva ao novo macho.

6. O porco macho (ou porco selvagem) se aproxima da fêmea, fica frente a frente, e cospe saliva em sua face. A saliva contém um feromônio (um esteróide). Se a fêmea estiver receptiva, ela ficará parada em uma posição de acasalamento e não se moverá dali. O macho, em seguida, passeia ao redor da fêmea para... bem, sabemos o que acontece. Curiosamente, um feromônio idêntico ao do porco é encontrado nas axilas de humanos do sexo masculino. As feministas costumavam chamar os homens de "porcos chauvinistas", e isto parece ter uma base química maior do que se pensava.

Javalis lutando pelo direito de expelir sua saliva na face de uma fêmea. Extraído de http://thehigherlearning.com/2014/09/02/more-than-a-third-of-germanys-wild-boars-are-highly-radioactive/

7. Há poucos casos comprovados de comunicação eficaz com feromônios entre seres humanos, mas um dos melhores casos documentados é o "efeito pensão francesa". O nome deriva do antigo conto popular francês de que as mulheres que moravam juntas em pensões, em contato muito próximo, tinham sincronia em seus ciclos menstruais. Isto foi testado pela Dr. Martha McClintock, que foi para um colégio feminino e entrevistou estudantes em um dormitório. Ela descobriu que, de fato, as companheiras de quarto e amigas próximas tendiam a menstruar no mesmo período, ao passo que com as estudantes que viviam, digamos, nas extremidades opostas àquele pavilhão, não havia sincronia. Concluiu-se que a comunicação por feromônios influi no ciclo menstrual.

Por fim, mesmo com os poucos exemplos citados, pudemos ver que os feromônios são como conexões químicas que transportam informações essenciais para a sobrevivência.

Nota. Outro ensaio sobre feromônios pode ser encontrado em: T49. A semelhança entre elefantes e mariposas por Faruk Nome, INCT Catálise, Departamento de Química, UFSC, Brasil