Ученые установили, что палочники ходят совсем не так, как считалось до сих пор

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

Мы хотели разгадать секрет передвижения палочника, а также понять, какие функции выполняют отдельные части его ног, пояснил профессор Джозеф Шмиц, который вместе с профессором Волкером Дюрром является рецензентом докторской диссертации Криса Доллмена.

«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“.

Крис Доллмен (размытым фоном) и палочник

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.

Комбинируя оба типа данных, мы можем вычислить, сколько силы прикладывает каждый отдельный сустав или сочленение, отметил Доллмен.

Так ученым удалось точно установить, какой сустав производит движение, а какой просто направляет усилие.

Трое тянут, но в разных направлениях

Итак, 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.

Так мы поняли, что толчок вперед производит отнюдь не тот сустав, что соединяет ногу с телом и двигает ее назад, пояснил Доллмен.

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


Подписаться в Telegram



Биосфера

Nature Neuroscience: Ученые доказали, что терпение приносит свои плоды
Nature Neuroscience: Ученые доказали, что терпение приносит свои плоды

В новом исследовании неврологи показали, как&n...

Ecology: Японские медведи в поисках пищи разоряют лесопосадки
Ecology: Японские медведи в поисках пищи разоряют лесопосадки

Бурые медведи, добывающие пищу на полуост...

Nature: Стволовые клетки растений подскажут, как развивается рак
Nature: Стволовые клетки растений подскажут, как развивается рак

Крошечный корень растения толщиной не бол...

Animal Behaviour: Козы по голосу определяют, злой хозяин или добрый
Animal Behaviour: Козы по голосу определяют, злой хозяин или добрый

Козы могут отличить счастливого человека от&nb...

Current Biology: Сумчатая мышь из Австралии жертвует сном ради секса
Current Biology: Сумчатая мышь из Австралии жертвует сном ради секса

Всем живым существам необходим сон. Когда люди...

Current Biology: Одомашнивание растений влияет на их микробиом
Current Biology: Одомашнивание растений влияет на их микробиом

Новое исследование, проведенное под руков...

Journal of the Geological Society: В окаменелостях нашли ключевые следы эволюции
Journal of the Geological Society: В окаменелостях нашли ключевые следы эволюции

Исследование, проведенное под руководство...

Current Biology: Созданы дрожжи, питающиеся светом
Current Biology: Созданы дрожжи, питающиеся светом

Возможно, вы знаете дрожжи как орган...

Nature Ecology & Evolution: Ученые секвенировали первый геном из класса Myxini
Nature Ecology & Evolution: Ученые секвенировали первый геном из класса Myxini

Международному научному коллективу, состоящему...

Science: Как морские улитки перешли от откладывания яиц к живорождению
Science: Как морские улитки перешли от откладывания яиц к живорождению

Яйцо действительно появилось первым. Откладыва...

Nature Microbiology: Ученые раскрыли тайну хищных бактерий
Nature Microbiology: Ученые раскрыли тайну хищных бактерий

Как природные антимикробные хищные бактерии сп...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Рост эффективности бифункциональных катализаторов удешевит производства водорода
Рост эффективности бифункциональных катализаторов удешевит производства водорода
JAAD: Новый метод может помочь дифференцировать два кожных заболевания
JAAD: Новый метод может помочь дифференцировать два кожных заболевания
Science: Аналоговые вычисления дают решать сложные уравнения и экономят энергию
Science: Аналоговые вычисления дают решать сложные уравнения и экономят энергию
BioDesign Research: Для производства каротиноидов разработали специальные дрожжи
BioDesign Research: Для производства каротиноидов разработали специальные дрожжи
Познакомьтесь со странной амфибией, которая выкармливает своих детенышей молоком
Познакомьтесь со странной амфибией, которая выкармливает своих детенышей молоком
Current Biology: Исследование брачного поведения показывает эволюцию влечения
Current Biology: Исследование брачного поведения показывает эволюцию влечения
Печатный полимер позволяет изучить хиральность и спины при комнатной температуре
Печатный полимер позволяет изучить хиральность и спины при комнатной температуре
Долой мифы — вперед к светлому диетическому будущему
Долой мифы — вперед к светлому диетическому будущему
Nature Neuroscience: Ученые доказали, что терпение приносит свои плоды
Nature Neuroscience: Ученые доказали, что терпение приносит свои плоды
Прорыв в нанотехнологиях поможет создать дисплей, дающий цвет в реальном времени
Прорыв в нанотехнологиях поможет создать дисплей, дающий цвет в реальном времени
Climate Dynamics: Вот как условия на суше влияют на муссонный климат Азии
Climate Dynamics: Вот как условия на суше влияют на муссонный климат Азии
Nature Communications: В мигрирующих нейронах найден конус роста
Nature Communications: В мигрирующих нейронах найден конус роста
Science Advances: Мозг формирует эмоции независимо от органов чувств
Science Advances: Мозг формирует эмоции независимо от органов чувств
Scientific Reports: Реакция на происходящее влияет на понимание будущих событий
Scientific Reports: Реакция на происходящее влияет на понимание будущих событий
Nature Communications: Открыто революционное явление в жидких кристаллах
Nature Communications: Открыто революционное явление в жидких кристаллах

Новости компаний, релизы

НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
«Инструменты инновационного развития»
«Инструменты инновационного развития»
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса