Биологи выяснили, как устроено «головное сердце» плодовой мушки
2437
Добавить в закладки
В статье, опубликованной в Journal of Experimental Biology, биологи из Университета штата Айова (США) подробно описывают, как функционирует «головное сердце» плодовой мушки. Исследователи обнаружили, что этот специфический орган бьется очень похоже на человеческое сердце: его ритмические импульсы автоматически генерируются крошечной мышцей, которая проходит через середину мозга, от передней части к задней части головы мухи, и именно сокращение и расслабление этой мышцы обеспечивает поступление гемолимфы в усики. Новость появилась на официальном сайте вуза.
Человеческое сердце также контролируется специализированными мышечными клетками, расположенными внутри сердца. Эта основная мышца в нашей груди – удивительно синхронизированный метроном, который принимает кровь, когда расслабляется, и с силой выталкивает кровь, когда сокращается.
У насекомых все происходит иначе. В брюшной полости есть главное сердце, вытянутое в виде трубки и разделенное на несколько камер. Оно снабжает организм гемолимфой – эквивалентом крови у насекомых, – но эта помпа не достигает конечностей. Чтобы компенсировать это, у насекомых есть вторичные «сердца», которые гарантируют, что гемолимфа достигает жизненно важных внешних областей – например, антенн-усиков, отвечающие за слух и обоняние.
Одно из этих вспомогательных «сердец» находится в голове плодовой мушки. Важнейшей частью этого органа, как выяснили биологи, является камера с эластичными стенками – ампула. Когда мышца в голове сокращается, она растягивает эту ампулярную мембрану, открывая клапаны в стенке и позволяя окружающей гемолимфе, которая была послана в голову главным сердцем мухи, течь в ампульную камеру шириной 50 микрометров.
Авторы работы также обнаружили, что ритмичное сокращение головно-сердечной мышцы мухи со скоростью два-три раза в секунду не только стимулирует отток гемолимфы, но и заставляет муху покачиваться при каждом сокращении. Биологи предполагают, что это покачивание важно для здоровья мозга мух.
[Фото: ALAN KAY LABORATORY, UNIVERSITY OF IOWA]
Татьяна Матвеева
плодовая мушка сердце насекомых «головное сердце» органы насекомых
Источник: now.uiowa.edu
Информация предоставлена Информационным агентством «Научная Россия». Свидетельство о регистрации СМИ: ИА № ФС77-62580, выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций 31 июля 2015 года.
НАУКА ДЕТЯМ
Древнее динозавров. Как выглядят живые ископаемые животные?
13:00 / Биология, Науки о земле, Палеонтология
Исследование учёных Пермского Политеха поможет в создании 3D-моделей рельефа
12:30 / Инженерия
Ученые МГУ научились практически безошибочно описывать квантовые эффекты
11:30 / Математика, Физика
Парадокс Ферми: есть ли жизнь вне Земли?
10:30 / Астрономия, Космонавтика, Наука и общество
Фиксики объявили о специальной номинации на фестивале НАУКА 0+
19:58 / Досуг
Пернатый выходной
19:50 / Досуг
Международный день птиц в Дарвиновском музее!
19:40 / «Мамин навигатор»
250 миллионов лет назад гигантские амфибии плавали, как крокодилы
19:00 / Палеонтология
Исследователи ИПФ РАН разработали новый метод квантовой магнитометрии на основе NV-центров в алмазе
18:33 / Физика
В МГУ имени М. В. Ломоносова испытают новое лекарство
17:30 / Медицина
«Сергей Петрович Капица был голосом науки для миллионов людей». Академик К.В. Анохин о программе «Очевидное — невероятное»
24.02.2023
«Его передача до сих пор остается непревзойденным стандартом». Академик Валерий Тишков к юбилею «Очевидного — невероятного»
24.02.2023
«Подобно комете на усыпанном звездами небе». Академик А.Л. Асеев о программе «Очевидное — невероятное»
24.02.2023
Татьяна Черниговская: «Нам всем повезло, что мы знали Сергея Петровича Капицу как просветителя»
24.02.2023
Ректор РосНОУ Владимир Зернов: «Очевидное — невероятное» — это квинтэссенция человеческого интеллекта
24.02.2023
Леопольд Лобковский: «Сергей Капица — человек самого высокого уровня, с которым было просто общаться»
24.02.2023
Смотреть все
Мухи вредные и полезные | Наука и жизнь
Насекомых на Земле больше, чем всех других животных, как по числу видов, так и по биомассе. Они наилучшим образом приспособлены к условиям обитания, устойчивы к радиации, способны выживать в жарких пустынях и оставаться жизнеспособными, вмерзая в лёд в умеренном климате, готовы питаться тем, что не годится никому другому, многие никогда в жизни не пьют (см. «Наука и жизнь» № 10, 2017 г. и № 6, 2018 г.). Насекомые — это как бы параллельный мир, окружающий нас повсюду. Но мы его почти не замечаем, если только представители этого мира не относятся к вредителям, которых меньшинство, но в абсолютном исчислении немало.
Муха большеголовка четырёхполосая (Conops quadrifasciatus) подражает по окраске осам. Хорошо видны передние крылья, а за ними — светлые жужжальца. На цветах муха питается и поджидает пчёл, на которых паразитирует. Муха откладывает на тело пчелы яйцо, из него выводится личинка, которая проникает в пчелу и начинает поедать её изнутри. Жертва обречена.
Журчалки имеют привычку зависать над цветами и вновь садиться на них. На фото: эписирф (Episyrphus sp.).
Самка журчалки. Глаза у неё расставлены по бокам головы. Фото сделано в Египте.
Ранняя весна. На цветке мать-и-мачехи питается журчалка, самец с соприкасающимися на темени глазами (вероятно, эристалинус — Eristalinus sp.).
Глаза слепня (вероятно, самка гибомитры — Hybomitra sp.).
Песочная оса (Crabronidae) на цветке звездчатки.
Муха сирф, подражающая осе.
Личинка сирфа поедает тлю.
Волюцелла шмелевидная. Чёрно-жёлтый вариант окраски. Напоминает земляного шмеля и другие похожие виды.
Волюцелла шмелевидная. Чёрно-красный вариант окраски. Напоминает каменного и малого каменного шмелей.
Жужжало большое (Bombylius major). Самка парит над землёй и периодически опускается, чтобы отложить на почву яйцо.
Зелёная падальная муха люцилия. При большом увеличении видно, как необычно она окрашена. Светлое образование за крылом — жужжальце.
Ноябрь. Синяя падальная муха каллифора — одно из последних насекомых, сохраняющих активность перед наступлением зимы.
Ктырь ляфрия высасывает ядовитого жука-мягкотелку.
‹
›
Открыть в полном размере
Все насекомые сравнительно невелики. Они покрыты наружным скелетом и дышат с помощью трахей — трубочек-воздуховодов, подходящих ко всем частям тела. При такой организации животное размером с собаку просто не сможет ни двигаться, ни дышать, так что все монстры-членистоногие из художественных произведений — плод воображения авторов ненаучной фантастики.
Больше всего на Земле жуков, или жесткокрылых (Coleoptera), их без малого 400 тысяч видов (для сравнения, млекопитающих около 5 тысяч видов). На втором месте мухи. Их вместе с комарами объединяют в отдельную большую группу, отряд. Точное его название — двукрылые (Diptera). По числу видов мух почти вдвое меньше, около 200 тысяч. Но это самый продвинутый в эволюционном отношении отряд. Жизненный успех мух связан с их стремительным полётом и разнообразием личиночного питания. Многие способны довольствоваться навозом и различными гниющими отбросами, есть также хищники и паразиты.
Изначально естественный отбор даровал насекомым четыре крыла. Но у мух в процессе эволюции осталось только два передних (поэтому их и называют двукрылыми), а задние превратились в небольшие колбовидные придатки, так называемые жужжальца, которые вибрируют с большой частотой. Именно они создают звук мушиного полёта. Жужжальца помогают поддерживать равновесие, а также настраивают нервные центры, управляющие полётом, и обеспечивают мгновенный взлёт. Никто не может взлететь столь быстро и легко, как муха. Многие другие хорошо летающие насекомые, такие как пчёлы, осы и бабочки, тоже функционально двукрылые — передние и задние крылья у них сцеплены в единое целое и работают синхронно. Но по манёвренности полёта они мухам уступают.
У большинства людей отношение к мухам заведомо неприязненное. И всё из-за одного-единственного вида — комнатной мухи (Musca domestica), которая хоть и не кусается (её мягкий хоботок в принципе не годится для этого), но очень докучает и разносит заразу. В умеренных широтах водится похожая на неё родственница, осенняя жигалка (Stomoxys calcitrans). Вот она только и может, что кусаться своим похожим на иглу хоботком, но не способна подлизывать капельки влаги, как комнатная муха.
Давайте перенесёмся на весеннюю полянку, где появились первые ярко-жёлтые цветы мать-и-мачехи. Эти цветочки и есть та «первая ласточка», которая «делает весну». Растения и насекомые неразделимы. А где цветы, там и любители нектара — муравьи, мелкие одиночные пчёлы и разные мухи, в первую очередь — сирфиды (латинское название семейства — Syrphidae), или журчалки. Их назвали так за журчащий звук, издаваемый в полёте. Они могут зависать в воздухе, делать резкие броски в стороны, за что по-английски их называют hoverflies — парящие мухи. В мире водится более 6 тысяч видов сирфид, в России — около 800.
Как и у всех насекомых — хороших летунов, у журчалки большую часть головы занимают глаза. Они обычно однотонные, коричневые или красноватые. Однако у вида, что встретился мне на весенней полянке на мать-и-мачехе, глаза светлые, с тёмными пятнышками, характерные для представителей рода эристалинус (Eristalinus). До этого, за десятки лет наблюдений, подобные журчалки мне ни разу не попадались, но я видел их на курорте в Египте. Отели там окружают искусственно созданные на пустынном побережье оазисы. Растения поливают, а всю мелкую живность, включая потенциальных вредителей, истребляют с помощью окуривания ядохимикатами. Но даже при таком тотальном истреблении сирфиды выживают. Откуда у них такая устойчивость, понять трудно.
Особенность журчалок и некоторых других насекомых состоит в том, что самцов и самок можно отличить по глазам. У самцов журчалок они сходятся на темени, а у самок между глазами сверху есть явственный промежуток. Видимо, самцы обладают более острым зрением. Это вполне объяснимо, ведь самцу надо опознать свою избранницу в полёте. Журчалка, которую я сфотографировал на полянке на мать-и-мачехе, оказалась, как ни странно, самцом с соприкасающимися глазами, хотя предполагается, что обычно у взрослых мух зиму переживают только самки. Самец, несомненно, зимовал во взрослом состоянии и одним из первых вылетел весной. Наверняка где-то рядом были и самки. Вообще у сирфид, в зависимости от вида, могут зимовать как взрослые мухи, так и личинки или куколки.
Глаза с рисунком встречаются у мух в разных семействах, например у некоторых слепней. Возможно, рисунок на глазах помогает мухам опознавать друг друга при спаривании. Но это не более чем предположение.
Многие журчалки похожи на жалящих перепончатокрылых — пчёл и ос с яркой предупреждающей окраской. Явление, когда съедобный вид эволюционно подражает несъедобному или хорошо защищённому, называется бейтсовской мимикрией. Его описал в 1852 году английский натуралист и путешественник Генри Бейтс. Различные виды (и не только среди журчалок) окрашены в чёрно-жёлтую полоску. Они подражают осам. Я наблюдал, как по цветкам звездчатки летали безобидные мухи сирфы (Syrphus spp.) и тут же рядом садилась вооружённая жалом большеголовая оса из семейства так называемых песочных ос, или крабронид (Crabronidae, недавно их относили к единому семейству роющих ос — Sphecidae).
Нет сомнений, что мухи эволюционно подражают осам, чтобы их боялись птицы (пауки и другие хищники-беспозвоночные с одинаковым аппетитом поедают и мух, и ос, и пчёл независимо от их окраски и наличия жала). Таким образом, мухи как бы паразитируют на своих грозных моделях для подражания. Однако мух намного больше, чем ос и пчёл. У паразитов такое невозможно, их всегда должно быть меньше, чем тех, на ком они паразитируют. Иначе сама идея теряет смысл. Если неопытная птица впервые схватит вкусную полосатую муху, она не станет бояться сочетания чёрного и жёлтого цветов, по крайней мере, до тех пор, пока не нарвётся на осу. Да и способна ли птица поймать журчалку? Слишком уж хорошо эта муха летает. Может, окраска мух — это предупреждение иного рода: «Не трать понапрасну силы!»
Личинки у мух совсем не похожи на взрослых особей, чаще всего это мягкие червеобразные создания, лишённые не только ног, но и головы. Одни питаются навозом, другие — растительными остатками или выискивают пищу в придонном иле в лужах. Личинки осообразных сирфов — хищники. Отсутствие головы не мешает им охотиться на живые организмы. Самка откладывает яйца возле колонии тлей, которых её потомство и поедает. Медленно перемещаясь внутри колонии, личинка высасывает одну тлю за другой. Истребляя тлей, журчалки приносят пользу.
Журчалка шмелевидная, или волюцелла шмелевидная (Volucella bombylans) подражает шмелям (видовое название «bombylans» созвучно с латинским именем рода шмели — Bombus). Крупная пушистая муха действительно похожа на шмеля. При этом она паразитирует в шмелиных гнёздах. Самка проникает в гнездо, заранее выставив яйцеклад, и сразу же откладывает яйца. И вот что удивительно: у волюцеллы есть разные цветовые формы, напоминающие окраску шмелей разных видов. Раньше считалось, что мимикрия помогает мухе избежать агрессии со стороны хозяев гнезда. Но нет. Шмель, если обнаруживает муху, убивает её. Однако даже у мёртвой волюцеллы яйцеклад продолжает рефлекторно сокращаться, исторгая яйца. Так муха добивается цели, пусть даже и ценой собственной жизни. Личинки живут в мусоре на дне гнезда, подъедая разные органические остатки. Но могут съесть и личинку хозяина. Мушиных личинок шмели почему-то терпят.
На маленьких шмелей похожи и некоторые мухи-жужжалы, или бомбилииды (Bombyliidae, латинское название семейства тоже созвучно названию рода шмели — Bombus). Как и сирфиды, жужжалы — одни из лучших летунов в мире насекомых, возможно даже, по способности парить в воздухе выходят на первое место. У жужжал многих видов имеется длинный, длиннее тела, невтяжной хоботок (совсем иной, чем у сирфид). Обладатели таких хоботков, питаются нектаром, зависая над цветком, порой лишь слегка опираясь на ближайший лепесток передними лапками. Если повезёт, можно также наблюдать, как муха долго парит у самой земли и периодически касается почвы кончиком брюшка. Так ведёт себя самка, откладывающая яйца. Из яиц выводятся тонкие подвижные личинки, которые самостоятельно ищут норки земляных пчёл (андрен, галиктов). Оказавшись в норке, личинка линяет и меняет свою форму — становится толстой и малоподвижной. Это не что иное, как гиперметаморфоз — избыточный ряд превращений, включающий две разные формы личинок. В чужом гнезде мушиная личинка съедает пчелиных личинок, тоже малоподвижных и неспособных защищаться. Иногда говорят, что жужжалы паразитируют на пчёлах. Но если жертва всегда погибает, то это уже не паразитизм, а хищничество.
К семейству падальниц, или синих падальных (мясных) мух, или каллифорид (Calliphoridae) относятся очень заметные зелёные падальные мухи. Личинки падальниц, как следует из их названия, развиваются в падали — трупах животных, а также на помойках и в выгребных ямах. Но есть и паразиты.
Самые яркие и многочисленные зелёные падальные мухи — это представители рода люцилия (Lucilia). Их десятки видов, различить которые может только специалист. Все они металлически блестящие с отливом в разные цвета, от бронзово-красного до холодного синего. Глаза у них красные или красно-коричневые. Зелёный и красный — это дополнительные цвета, они воспринимаются рядом друг с другом как наиболее контрастные. Люцилии садятся повсюду и везде вызывающе заметны. Они словно провоцируют птиц, однако от своей яркой окраски, похоже, не страдают. Почему зелёные падальные мухи окрашены так ярко, неизвестно.
Упомянем и синих мясных мух из одноимённого семейства. Эти мухи и вправду синие, более крупные и менее яркие, чем зелёные. Они относятся к роду каллифора (Calliphora). Залетев в помещение, каллифора изводит окружающих басовитым жужжанием. Довольно тяжёлая, она машет крыльями реже своих мелких собратьев, у которых частота взмахов доходит до сотни герц и звук получается выше. Каллифора холодоустойчива. Она зимует во взрослом состоянии, осенью способна летать даже при нуле, а весной появляется раньше других мух-конкурентов.
Взрослые мухи питаются в основном на цветах или потребляют тот же субстрат, который едят личинки. Но есть среди мух и настоящие хищники, нападающие на других насекомых. Одни из них — ктыри (Asilidae). Их около 6 тысяч видов, как и журчалок. Но мы их замечаем редко, поскольку по цветам они не летают и окрашены в большинстве своём довольно скромно. Облик ктырей сильно отличается от облика журчалок, каллифорид и других обычных мух. Вытянутое, будто направленное вперёд тело, мохнатые ноги, голова с огромными глазами и острым крепким хоботком, спереди что-то вроде бороды. По-английски ктырей называют robber flies — мухи-разбойники. Обычно ктырь сидит на возвышенном насесте и обозревает окрестности. Хватает любую движущуюся жертву, как в воздухе, так и с земли. Мохнатые ноги удерживают добычу, а ядовитый укол хоботком мгновенно убивает её. Укол столь эффективен, потому что ктырь впрыскивает в добычу сильнодействующий нейротоксин. Затем, с помощью того же хоботка, ктырь вводит в уже мёртвую жертву пищеварительные соки и ферменты, которые растворяют ткани. После этого хищнику остаётся только высосать готовый питательный бульон. Такое внекишечное пищеварение встречается и у личинок падальных мух, и у некоторых других насекомых, а также у всех пауков. Во время неспешного приёма пищи ктыри часто сидят на прогреваемых солнцем поверхностях, где обычно и попадаются нам на глаза. Напасть на человека этот хищник, конечно, не может. Однако ходят непроверенные слухи, что если схватить ктыря рукой, он способен очень больно укусить.
Чаще всего ктыри ловят других мух, но я увидел и сфотографировал крупного ктыря из рода ляфрия, или лафрия (Laphria), который поедал жука-пожарника (мягкотелку). Птицы этих жуков не едят, потому что их кровь содержит ядовитый алкалоид кантаридин. Но для мухи-разбойника такая добыча вполне подходящая.
А сколько ещё остаётся всякой мелочи! В природе чуть ли не на каждом цветке и листике можно увидеть невзрачных сереньких мушек. Они приносят пользу, опыляя цветы, и очень устойчивы к непогоде, летают даже в дождь. Повсюду, в том числе и в городских квартирах, часто появляются плодовые мушки дрозофилы. Их привлекает запах фруктов и алкоголя, поскольку мушиные личинки развиваются в гниющих и бродящих плодах.
Конечно, рассказать в одной статье обо всех мухах невозможно. Их великое множество, и среди них есть полезные. Теперь, зная это, многие будут смотреть на мух совсем другими глазами.
Исследователи стволовых клеток Университета Южной Калифорнии поднимают шум вокруг исследований слуха плодовых мушек
Опубликовано
Время чтения 3 минуты Орган Джонстона, или JO. (Изображение Ismael Fernández-Hernández/Bonaguidi Lab)
Несмотря на то, что у плодовой мушки нет ушей, она может слышать своими антеннами. В новом исследовании, опубликованном в журнале Development , ученые USC Stem Cell описывают, как взрослые мухи могут регенерировать сенсорные слуховые клетки в своих антеннах, и как изучение мух может дать новый способ понять и разработать методы лечения сотен миллионов пациентов. во всем мире, которые живут с нарушениями слуха и равновесия.
«Мухи предоставляют мощный инструмент для изучения биологии слуха и равновесия на клеточном, схематическом и поведенческом уровнях. Мы можем быстро и недорого проводить сложные эксперименты на больших роях мух, и у нас уже есть подробная карта их геномов и нейронных цепей», — сказал постдокторант Исмаэль Фернандес-Эрнандес, который руководил исследованием вместе с соавтором Эваном Маршем и корреспондент Майкл Бонагвиди.
У мух сенсорные слуховые клетки представляют собой нейроны, расположенные в сегменте их антенн, известном как орган Джонстона, или JO. Несмотря на различия в форме, генетические программы и функции этих нейронов чрезвычайно схожи у мух и млекопитающих. Ученые смогли пометить, проследить и просмотреть под микроскопом новорожденные нейроны JO у живых мух.
У здоровых мух нейроны JO переворачивались естественным образом. Ученые намеревались обнаружить особый «тип происхождения клеток». Вместо этого они наблюдали, как нейроны JO размножаются и производят больше самих себя, хотя это не исключает возможности того, что другие типы клеток также будут производить нейроны JO.
У мух, получавших химиотерапевтический препарат цисплатин, который, как известно, убивает сенсорные слуховые клетки, нейроны JO компенсировали повреждение, пролиферируя еще больше. У мух, получавших другой препарат, который, как известно, усиливает образование нейронов в мозге, нейроны JO также увеличивали свою пролиферацию.
Ученые также наблюдали, как у нейронов JO развиваются волосовидные отростки, известные как реснички, и отходят длинные нервные волокна, называемые аксонами, в цепи мозга, связанные со слухом и равновесием. Эти особенности указывают на то, что новые нейроны JO созревают и могут функционально реконструировать существующие схемы.
«Мухи могут дать много информации о том, как способствовать регенерации сенсорных слуховых клеток», — сказал Бонагуиди, доцент кафедры биологии стволовых клеток и регенеративной медицины в Медицинской школе Кека Университета Южной Калифорнии. «Это такая важная область исследований, учитывая, что у каждого третьего человека к 80 годам может развиться нарушение слуха или равновесия. Наши результаты создают новую платформу in vivo для ускорения поиска соединений, способствующих их выздоровлению».
Двадцать пять процентов этого исследования финансировались за счет федеральных грантов Национальных институтов здравоохранения (R00NS089013, R56AG064077). Остальная поддержка поступила от стипендии USC-CONACYT (Consejo Nacional de Ciencia y Tecnologia) для программы постдокторских ученых, исследовательского гранта USC Provost для постдокторских ученых, исследовательской стипендии USC Provost бакалавриата, L.K. Фонд Уиттьера, Фонд Дональда Э. и Делии Б. Бакстер и Фонд Эли и Эдит Брод.
Упоминается в этой статье: Майкл Бонагуиди, доктор философии
Новое исследование показывает, как мухи слышат плоть
Мухи рода Emblemasoma .
Эд Риччиути
Ученые потратили много часов на изучение того, как самки различных паразитоидов прилетают домой по крику цикад, кузнечиков и других насекомых, являющихся их хозяевами. Однако исследования механики и работы ушей, которые используются для этого, гораздо менее блестящи и привлекли мало внимания, но ученые в Германии начали заполнять этот пробел в знаниях. Их исследование описано в статье, опубликованной в Журнал науки о насекомых .
Эд Риччиути
Для составления карт и схем сложных компонентов чего-то такого крошечного, как ухо мухи, не говоря уже о том, чтобы понять, как все это работает, требовалось высокотехнологичное оборудование и навыки. Помимо вскрытия уха мухи под названием Emblemasoma auditrix , исследователи стимулировали и наблюдали функции вплоть до клеточного уровня нейронов.
Расследование лишь поверхностно затрагивает очень сложную область исследований, но намекает на то, насколько тонко слуховой механизм мухи настроен на зов своего хозяина. Находки также обрисовывают в общих чертах доказательства того, как уши мух могли развиться из органа, обнаруженного у их родственников, который не способен полноценно слышать, но чувствует вибрации.
Ухо E. auditrix , расположенное на нижней стороне самой передней части грудной клетки, типично для насекомых, обладающих способностью слышать. Он содержит хитиновую, плотно натянутую мембрану, которая функционирует так же, как барабанная перепонка человека, которая вибрирует при контакте со звуковыми волнами и передает их сенсорным клеткам. Барабанное ухо насекомого имеет еще две основные структуры. За барабанной перепонкой находится трахейное воздушное пространство, являющееся частью дыхательной системы, похожее на евстахиеву трубу за барабанной перепонкой человека. Другая структура — это нервный сенсорный аппарат, хордотональный орган, который обрабатывает и передает звук в форме, распознаваемой мозгом. Этот орган, встречающийся только у насекомых и ракообразных, содержит единицы, воспринимающие механические вибрации, такие как звуковые волны и движения, и преобразующие их в нервные импульсы.
E. auditrix принадлежит к семейству Sarcophagidae, которых обычно называют «мясными мухами», потому что некоторые виды откладывают личинок в падаль или раны, в то время как другие, включая E. auditrix , используют насекомых в качестве хозяев. Он нацелен на очень конкретного хозяина, цикаду под названием Okangana rimosa , которая обитает на северо-востоке США и юго-востоке Канады. Личинки, которые откладываются самкой внутри цикады, в конечном итоге убивают ее, прежде чем выйти в почву для окукливания. Любопытно, что мужчина E. auditrix имеет полностью развитое ухо, но его функция неизвестна.
Методы, используемые для исследования лабиринта уха мухи, включают микро-нанокомпьютерную томографию и рентгеновское изображение, которое сканирует и создает подробные поперечные срезы внутренних органов, структур и тканей. Вскрытие уха мухи, которое произошло во время исследования, потребовало таких ловких и деликатных навыков, что они сделали бы честь нейрохирургу. Чтобы обнажить ухо, мух фиксировали воском дорсальной стороной вверх, чтобы можно было удалить часть кутикулы — тонкого гибкого хитина экзоскелета над грудной клеткой. Горячая игла использовалась для сморщивания летательных мышц, что мешало наблюдению.
Исследователи проверили реакцию отдельных нейронов на различные частоты. Они исследовали влияние различных частот на «слуховые афферентные нейроны» и «слуховые интернейроны». Афферентные, или «сенсорные», нейроны воспринимают раздражители и преобразуют их в электронные нервные импульсы, которые могут быть отправлены в центральную нервную систему.
Предыдущие исследования показали, что насекомые, поведение которых вызвано звуковыми раздражителями, реагируют в зависимости от интенсивности, времени и частоты звука. Хотя мало что известно о том, как муха улавливает время крика цикады, вероятно, он участвует в различении хозяина и других видов.
Немецкие исследователи обнаружили, что ответы афферентных нейронов и интернейронов в E. auditrix показывают, что ухо «широко» настроено в отношении призывной песни цикады. Песня достигает пика на частоте 9до 10 кГц, но ухо в целом наиболее чувствительно к частоте 5 кГц, что соответствует среднему диапазону человеческого слуха. Однако некоторые отдельные интернейроны, по-видимому, отфильтровывают фоновый шум и наиболее решительно реагируют на частотный пик песни цикады в диапазоне 9–10 кГц.
Исследование также показывает, что барабанное ухо группы, к которой принадлежит E. auditrix , развилось из хордотонального органа мух, неспособных слышать. Несколько других находок, касающихся уха мухи, открывают новые области исследований. Наблюдения показали, что чем больше тело мухи, тем больше ее уши, и что правое ухо в среднем примерно на четыре процента больше левого. Как эти различия влияют на способность мухи находить хозяев, неизвестно.
«Исследования показывают, что даже с маленьким ухом мухи способны точно определять местонахождение источника звука, хозяина», — сказал доктор Лейкс-Харлан, один из соавторов. «Паразитоид демонстрирует высокую степень сенсорной, нервной и поведенческой адаптации к одному виду хозяина».
Подробнее:
— Слуховая система двукрылых паразитоидов
Эд Риччиути — журналист, писатель и натуралист, пишущий более полувека. Его последняя книга называется Медведи на заднем дворе: крупные животные, обширные пригороды и новые городские джунгли (Countryman Press, июнь 2014 г.