Палочники — популярная модель для биологических исследований, целью которых является совершенствование понимания ходьбы насекомых. Преимущество палочника — в относительной простоте строения его тела и нервной системы. Десятилетиями в учебниках утверждалось, что поддержание положения тела и передвижение управляются независимо разными суставами. Однако теперь, как сообщил биолог Крис Доллмен, стало ясно, что это не соответствует действительности. Докторант из университета Билефельда Доллмен пояснил, что за обе функции отвечает один сустав. Результаты исследования опубликованы в издании Proceedings of the Royal Society. Разделяй и двигай
«Удивительно, что сила для толчка и поддержания положения тела исходит от одного и того же сустава. Этот сустав выполняет функцию силовой установки и генерирует большую часть силы в ноге. Другие суставы ноги направляют энергию, так, что насекомое одновременно держится на ногах и совершает поступательное движение вперед», заявил Доллмен. „Тот же принцип срабатывает, когда насекомые летают: мышцы помогают телу взмыть и удерживаться в воздухе. Этот принцип функционального разделения выдержал испытание эволюцией“. До недавнего времени биологи всего мира полагали, что движущая сила насекомых поступает от сустава, который двигает ногу назад. «Причина существования неверного предположения в том, что у нас были недостаточно точные методы измерения», пояснил Джозеф Шмиц. „Палочники, к примеру, весят около грамма. Вследствие ультрамалого веса сложно вычислить, сколько силы вырабатывает отдельный сегмент ноги“. И вот биологи разработали новую технику, подходящую для работы с ультралегкими весами. Она позволяет с высокой точностью измерить силы, которые оказываются на землю или другое основание всей ногой. Также она позволяет измерить с высоким временным разрешением, как нога перемещается в пространстве.
Так ученым удалось точно установить, какой сустав производит движение, а какой просто направляет усилие. Трое тянут, но в разных направленияхИтак, каждая из шести ног палочника состоит из трех суставов. Сустав, который двигает ногу назад (Thorax-Coxa joint), соединяет ее с телом. Второй сустав (Coxa-Trochanter joint) соединяет первый с третьим. Он же перемещает ногу вниз. Последний сустав (Femur-Tibia joint) соединяет среднюю часть ноги с нижней частью, и перемещает ногу насекомого в наружном направлении. Казалось бы, все три сустава, словно Лебедь, Рак и Щука из басни Крылова, совершают ряд неэффективных движений, более того, мешающих друг другу, однако синергия этих сочленений позволяет насекомым менять место дислокации. Не сказать, чтобы слишком проворно, но все же. Чтобы выяснить, сколько усилий производят суставы палочника, Доллмен выгуливал насекомых на специальных платформах, датчики которых фиксировали давление и поперечные усилия, производимые ногами. Одновременно Доллмен вел запись движений насекомых с помощью специальной системы, использующей инфракрасные камеры, которые фиксировали перемещения 17 маркеров, установленных на хитин палочников.
Новые результаты не только приведут к пересмотру учебников, но и позволят пересмотреть работу роботов, чья двигательная активность, как считалось, скопирована с палочников. 16.02.2016 |
Биосфера
BioDesign Research: Для производства каротиноидов разработали специальные дрожжи | |
Более 90% коммерчески доступных каротиноидов п... |
Познакомьтесь со странной амфибией, которая выкармливает своих детенышей молоком | |
Некоторые цецилии выкармливают своих детенышей... |
Nature Neuroscience: Ученые доказали, что терпение приносит свои плоды | |
В новом исследовании неврологи показали, как&n... |
Ecology: Японские медведи в поисках пищи разоряют лесопосадки | |
Бурые медведи, добывающие пищу на полуост... |
FEARC: Археологи используют фундук для реконструкции древних лесных массивов | |
Если бы мы могли встать на мест... |
Геномы бабочек и мотыльков практически не изменились за 250 млн лет эволюции | |
Самый обширный анализ такого рода показывает, ... |
Гигантские антарктические морские пауки удивили всех отношением к потомству | |
Размножение гигантских морских пауков в А... |
Ученые намерены глубже понять жизнь на Земле благодаря имиджеомике | |
Имиджеомика, новая область науки, за посл... |
Palaeontology: Древнейшая ископаемая рептилия из Альп оказалась подделкой | |
Окаменелость возрастом 280 млн лет, котор... |
Nature: Стволовые клетки растений подскажут, как развивается рак | |
Крошечный корень растения толщиной не бол... |
Nature: Как плодовые мушки управляют навигационной системой мозга | |
Когда мы идем по улице, у нас&n... |
Переселенные овсянки со временем разучивают все песни, необходимые для выживания | |
Птенцы певчих птиц, переселенные в рамках... |
Animal Behaviour: Козы по голосу определяют, злой хозяин или добрый | |
Козы могут отличить счастливого человека от&nb... |
Маленькие-то какие хорошенькие! Ученые впервые увидели новорожденную белую акулу | |
Вы удивитесь, но большие белые акулы, сов... |
Current Biology: Сумчатая мышь из Австралии жертвует сном ради секса | |
Всем живым существам необходим сон. Когда люди... |
Scientific Reports: Перья у динозавров могли появиться как средство запугивания | |
Небольшие всеядные и насекомоядные диноза... |
СПбГУ: Вот почему сальмонелла по-разному заражает животных, насекомых и растения | |
Ученые СПбГУ с коллегами провели исследов... |
FEM: Ученые предлагают сушить живые деревья ради сохранения биоразнообразия | |
Экологам давно известно, что мертвые дере... |
EEH: Ученые призвали не игнорировать влияние кожного микробиома на здоровье | |
Эпидермальные микроорганизмы, жизненно важные ... |
Royal Society Open Science: Ученые выяснили, как акулы-молотилки лупят хвостом | |
Подобно Индиане Джонсу с его хлыстом... |
Current Biology: Одомашнивание растений влияет на их микробиом | |
Новое исследование, проведенное под руков... |
Journal of the Geological Society: В окаменелостях нашли ключевые следы эволюции | |
Исследование, проведенное под руководство... |
Current Biology: Созданы дрожжи, питающиеся светом | |
Возможно, вы знаете дрожжи как орган... |
Nature Ecology & Evolution: Ученые секвенировали первый геном из класса Myxini | |
Международному научному коллективу, состоящему... |
Journal of Crustacean Biology: Японские ученые жалуются на инвазивного рака | |
Procambarus clarkii — ракообразное,... |
Мировое научное сообщество сообщило о растущей феминизации таксонов в ботанике | |
Мировое научное сообщество выявило более 700 р... |
Science: Как морские улитки перешли от откладывания яиц к живорождению | |
Яйцо действительно появилось первым. Откладыва... |
Nature Microbiology: Ученые раскрыли тайну хищных бактерий | |
Как природные антимикробные хищные бактерии сп... |
Витамин в реках может дать надежду лососю, страдающему от дефицита тиамина | |
Исследователи из Университета штата Орего... |
Nature: Ученые впервые создали микробиом растений для защиты культур от болезней | |
Ученые впервые изменили микробиом растений, ув... |