Як можна стрибати, не маючи ніг, якщо ти 3-міліметрова личинка? Долаючи відстань до 30 разів більшу за власне тіло, надзвичайно швидко та в 28 разів енергоефективніше, ніж звичайні личинки, що повзають.
Науковці з Дюкського університету та Коледжу Роанока описали механізм, завдяки якому цим комахам вдається виконувати вражаючий трюк, у науковому журналі Journal of Experimental Biology.
Несподіване відкриття
Це дослідження є одним із тих, яке розпочалося випадково. Майкл Вайз із Коледжу Роанока є одним із небагатьох вчених, які вивчають маленьких яскраво-помаранчевих паразитів, що живляться рослинними соками представників видів золотушника. Це кількаміліметрові личинки дрібних комах, дуже схожих на комарів, з родини галиць, кількість видів яких сягає декількох тисяч. Вони так називаються, тому що утворюють на поверхні рослин гали – розростання тканин у вигляді випинання, в якому живе і харчується личинка.
Представники галиць роду Asphondylia у галі. Джерело: Joyce Gross.
Якщо розкрити гал у певний час року, то з нього може виповзти повністю розвинений хробачок.
“Якщо в природі їхні гали пошкоджуються, вони мусять втікати, щоби отримати шанс на виживання”,
– пояснює Уайз.
Майкл зібрав декілька галів із рослин у горах Вірджинії для дослідження. Відтак він почав їх розрізати, щоб витягти та дослідити личинки ще навіть офіційно не описаного виду під мікроскопом.
“Розрізавши близько десятка галів, я зазирнув у чашку Петрі, але в посуді було лише дві личинки. Вони стрибали по всьому офісу!”,
– розповів Майкл.
Ці комахи буквально катапультувалися, попри очевидну відсутність ніг.
Тоді вчений звернувся до подруги Шейли Патек, яка є професором в Університеті Дюка та експертом із механізмів пересування в живій природі. У її лабораторії встановлена високошвидкісна камера для фіксування переміщень істот.
“Тож ми просто вирішили зняти їх для розваги. А потім ми зрозуміли, що це може бути новим цікавим полем для досліджень”,
– каже Шейла Патек.
Хоча Шейла не була здивована здатністю хробаків стрибати, оскільки це давно описане явище не є унікальним, але її вразило те, що вони побачили за допомогою камери, яка знімала зі швидкістю 20 тисяч кадрів на секунду та скануючого мікроскопа.
Що спільного в гекона і личинки?
Ці личинки можуть стрибати на відстань, що для людини була б еквівалентною приблизно 60 м. Механізм, що дозволяє такі стрибки, працює у декілька етапів.
Спочатку хробак скручується у кільце, підсуваючи один кінець свого тіла до іншого. І вже на цьому етапі вчені помітили дещо дивне. Більшість червеподібних личинок, коли згинаються в петлю, то роблять міцне з’єднання голови з хвостом, використовуючи жорсткі вирости на тілі та ротові отвори. Але не ці.
При дослідженні личинок під мікроскопом на ділянках, що з’єднуються, вчені виявили тисячі маленьких, розміром 1 мікрон, лусочок. Науковці вважають, що, можливо, ці лусочки з’єднують кінці тіла комахи завдяки силі Ван дер Ваальса, тобто молекулярному притягуванню. До речі, ця ж сила на кінцівках відповідальна за утримування ваги тіла гекона на гладких вертикальних поверхнях.
Мікроскопічні лусочки в місцях з’єднання кінців тіла. Джерело: Grace Farley, Duke University.
На другому етапі, після утворення кільця, верхня частина тіла личинки починає тиснути на нижню, поки посередині не утвориться загин, функціонально відповідний тимчасовій нозі. Вона продовжує набрякати, поки верхня частина тіла тисне на неї. Врешті, після досягнення піку тиску на «ногу», передній кінець тіла від’єднується, штовхаючи личинку в повітря.
Вражаючим фактом є й те, що таке стрибкове пересування є майже у 29 разів менш енергозатратним, аніж повзання. Через це, можливо, такий механізм колись можна буде використати в конструкції роботизованих пристроїв.
А питання, яке ще залишилося без відповіді після дослідження: чому личинки цих галиць так стрибають? Вчені кажуть, що у деяких близькоспоріднених видів цих комах також спостерігається така поведінка. Але їм це потрібно, щоб дістатися з рослини до землі, де вони зможуть залялькуватися. Проте представники цього виду не покидають гали, щоб стати лялечками. Уайз припускає, що ця навичка може допомагати рятуватися від хижаків чи просто залишилася від пращурів у ході еволюції, хоча й не має призначення у сучасних личинок.
Journal of Experimental Biology (2019), doi: 10.1242/jeb.201129
Якщо ви знайшли помилку, будь ласка, виділіть фрагмент тексту та натисніть Ctrl+Enter.