Все, что вы хотели знать об ИИ, — в специальном проекте Naked Science!
Перейти
  • Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
22 ноября
Михаил Орлов
15 888

Ученые узнали, как мечехвост видит сквозь свой панцирь

3.3

Мечехвосты — настоящие живые ископаемые, которые мало изменились за последние несколько сотен миллионов лет. Среди их уникальных черт — глаза, выступающие снаружи из большого панциря, в то время как остальная часть животного спрятана внутри. В новой статье описано уникальное устройство глаз мечехвоста, которое сильно отличает его от остальных животных.

Скопление мечехвостов на берегу
Скопление мечехвостов на берегу / © frostscience.org

Мечехвосты — группа крупных морских беспозвоночных, представленная всего несколькими ныне живущими видами. Они имеют массивный панцирь (экзоскелет) и хвостовой шип угрожающего вида, особенно когда в период размножения выходят на берег большими скоплениями. В действительности для человека эти существа безопасны и даже приносят пользу, поскольку мечехвостов собирают на берегу тоннами и используют как корм для скота, удобрение и при научных исследованиях.

Мечехвосты отдаленно напоминают крабов: по-английски их так и называют — «краб-подкова» (horseshoe crab). Однако на деле эти диковинные животные гораздо ближе к паукам и скорпионам, с которыми их объединяют в один тип — хелицеровые.

Мечехвостов относят к живым ископаемым, поскольку их облик мало изменился с палеозойской эры, когда они впервые появились на Земле. Одной из уникальных черт этих беспозвоночных считают глаза, которые не раз привлекали внимание биологов.

Теперь авторы новой статьи в журнале Advanced Science разобрались в устройстве органа зрения мечехвоста Limulus polyphemus со всеми подробностями. Как и положено членистоногому (тем более ведущему активный образ жизни), мечехвост имеет сложные глаза. В них острота зрения достигается за счет объединения ряда простых глазков, которые работают как линзы и собирают свет под различными углами и передают к светочувствительным клеткам.

Роговица мечехвоста под микроскопом / © Oliver Spaeker

«Сложные глаза стали ответом природы на необходимость в расширении поля зрения на основе маленького по размеру глаза. С той же проблемой сталкиваются создатели современных камер, которые стремятся сделать их все более и более маленькими, в то же время сохраняя угол обзора более 90 градусов», — рассказал профессор Йел Полити (Yael Politi), руководитель исследования из Технического университета Дрездена (Германия).

Сложные глаза мечехвостов довольно примитивны, зато относятся к наиболее крупным. Но самое главное: они сильно отличаются от глаз мух, пауков или креветок. Дело в том, что у «обычных» членистоногих простые глазки (из которых собраны фасетки глаза) состоят из стекловидных белков. Однако эволюция мечехвостов пошла другим путем, в итоге эти морские животные смотрят на мир через кутикулу — внешнюю оболочку, которая также покрывает их панцирь и ноги.

Кутикула членистоногих представляет собой прочный и гибкий биологический композит, состоящий из белков и хитина — крупного углеводного полимера. Кутикула обладает рядом уникальных физических характеристик и может различаться по химическому составу, так что разные беспозвоночные используют ее по-своему.

Яркий пример применения кутикулы «не по назначению» — как раз уникальные глаза мечехвостов. Внешняя прозрачная оболочка их глаза (роговица) сложена сотнями направленных внутрь вытянутых конусов из кутикулы. Это настоящие линзы, концентрирующие свет на светочувствительных клетках.

Авторы исследования использовали рентгеноструктурный анализ и моделирование роговицы мечехвоста, а также с высоким разрешением установили индекс преломления света в ней. Оказалось, кутикула здесь имеет особую архитектуру: она образована сочетанием хитина и белков с включениями брома, что создает оптимальный градиент оптических свойств. В результате получается матрица, в которой молекулы сшиты между собой, одни области содержат больше воды, чем другие, и есть множество пор.

Удивительно, но, казалось бы, примитивный глаз мечехвоста по-разному работает при прямом освещении и при падении лучей под острым углом. Уникальные оптические свойства его роговицы определяются иерархией уровней организации и соответствующих физических эффектов.

«В конце работы нас особенно удивило то, что кутикулярные линзы, видимо, настолько хорошо работают, что животному даже пришлось вырабатывать особый пигмент, который уменьшает поток собранного ими света», — подытожил профессор Полити.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Вчера, 19:19
Анна Новиковская

В то время как основные мировые языки со временем упрощают письменность, существует одно яркое исключение: китайский язык. За свою историю, насчитывающую три тысячелетия, его система письма становилась только сложнее и до сих пор остается крайне сложной для изучения.

Вчера, 15:40
Редакция

Режиссер Илай Сасик (Eli Sasich), вдохновившись классическими научно-фантастическими фильмами «Чужой» и «Бегущий по лезвию», несколько лет назад снял короткометражный фильм «Атропа», который стоит посмотреть, если вы интересуетесь наукой и космическими технологиями.

8 часов назад
Александр Березин

Также это повышает шансы на вовлечение волка в другие виды рискованной деятельности. Работа может иметь прикладное значение и для человеческих обществ, поскольку сходное влияние известно и для людей.

19 ноября
Анна Новиковская

В последний раз черношейного фазанового голубя видели еще в 1882 году, и с тех пор ученые не знали, живет ли еще в лесах острова Фергуссон эта красивая птица. Теперь, наконец, им повезло: одна из камер запечатлела представителя редчайшего подвида фазановых голубей.

20 ноября
Мария Азарова

Во время экспериментов с гнотобиотическими мышами, которые с рождения содержатся в стерильных условиях и ни разу в жизни не встречаются с микробами, исследователи заметили, что ни один из образцов фекалий таких стерильных животных не плавает, а сразу тонет. И это натолкнуло их на интересную мысль.

Вчера, 19:19
Анна Новиковская

В то время как основные мировые языки со временем упрощают письменность, существует одно яркое исключение: китайский язык. За свою историю, насчитывающую три тысячелетия, его система письма становилась только сложнее и до сих пор остается крайне сложной для изучения.

25 октября
Анна Новиковская

Оказалось, наши пушистые питомцы как минимум прекрасно различают, обращается владелец к ним или к другому человеку — и соответственно меняют свое поведение. А вот на голос незнакомца они обычно не реагируют.

1 ноября
Анна Новиковская

Когда мы представляем взаимодействие неандертальцев с нашими предками, первобытными людьми, то обычно думаем об агрессивных стычках и конкуренции на охоте. Однако теперь ученые выяснили, что два вида людей взаимодействовали на протяжении как минимум 200 тысяч лет — это слишком долгий срок для активных военных действий, но достаточный для постепенного «растворения» одного вида в другом.

19 ноября
Анна Новиковская

В последний раз черношейного фазанового голубя видели еще в 1882 году, и с тех пор ученые не знали, живет ли еще в лесах острова Фергуссон эта красивая птица. Теперь, наконец, им повезло: одна из камер запечатлела представителя редчайшего подвида фазановых голубей.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: