• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
22.11.2022
Михаил Орлов
20 462

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 / Автор: Александр Литвинов

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
Позавчера, 14:04
Андрей

Китайские палеонтологи обнаружили образцы самых больших моллюсков, живших после Великого вымирания. Их гигантский размер говорит о том, что брюхоногие интенсивнее и быстрее восстановились в росте после массовой гибели. До этого подобные свидетельства находили в ладинском ярусе, а сейчас в анизийском.

10 июня
Александр Березин

Исследователи из США выяснили, что примерно два миллиона лет назад Солнечная система захватила хвост облака холодного межзвездного газа. В результате гелиосфера сильно сжалась, дав галактическим лучам свободно облучать все планеты системы. Это должно было вызвать и серьезные проблемы с климатом.

Сегодня, 11:27
Александр Березин

Глава подразделения NASA по системам исследования Луны объяснила ранее неизвестное публике условие для высадки людей на спутнике Земли в сентябре 2026 года. Скептики оценили это заявление как стремление Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства США переложить ответственность за срыв сроков лунной высадки на кого-то еще.

10 июня
Александр Березин

Исследователи из США выяснили, что примерно два миллиона лет назад Солнечная система захватила хвост облака холодного межзвездного газа. В результате гелиосфера сильно сжалась, дав галактическим лучам свободно облучать все планеты системы. Это должно было вызвать и серьезные проблемы с климатом.

Позавчера, 14:04
Андрей

Китайские палеонтологи обнаружили образцы самых больших моллюсков, живших после Великого вымирания. Их гигантский размер говорит о том, что брюхоногие интенсивнее и быстрее восстановились в росте после массовой гибели. До этого подобные свидетельства находили в ладинском ярусе, а сейчас в анизийском.

8 июня
Михаил Орлов

Переселение позвоночных из воды в наземно-воздушную среду жизни стало поворотным моментом в истории биосферы. Однако этот эволюционный скачок имел и серьезные побочные эффекты: он привел к потере способности восстанавливать потерянные части тела рептилиями, птицами и млекопитающими. В новой статье биологи рассмотрели генетические и эволюционные аспекты освоения суши и выяснили, что резкое ослабление регенерации стало своеобразной «расплатой» за адаптации животных к другой среде.

15 мая
НИУ ВШЭ

Международный коллектив исследователей при участии ученых из Института когнитивных нейронаук НИУ ВШЭ изучил, как выбор иностранного языка влияет на когнитивные способности человека. Оказалось, что языки, непохожие на родной, стимулируют когнитивную функцию на начальном этапе их изучения, а близкие к родному имеют отложенный эффект и помогают мозгу эффективнее работать при более высоком уровне владения иностранным языком.

24 мая
Игорь Байдов

С помощью космических и наземных телескопов международная команда астрономов открыла похожий на нашу планету мир в так называемой зоне обитаемости, позволяющей воде существовать на поверхности тела в жидком состоянии. По космическим меркам экзопланета находится достаточно близко к Земле и, вероятно, представляет собой скалистый мир с благоприятным для жизни климатом. Подобные миры астрономы открывают крайне редко.

27 мая
Андрей

Европейские гляциологи, используя первые снимки Восточной Антарктиды 1937 года, а также фотографии середины XX века и современные спутниковые данные, отследили, как менялись ледники в этом регионе на протяжении 85 лет.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
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: