Быстрей всего пауки бегают, когда жарко. Правда, одновременно у них ухудшается координация движений, так что охотиться они предпочитают в прохладных сумерках.

Движения ног у паука обусловлены не только работой мышц, но и гидростатическим давлением гемолимфы – особой жидкости, которая циркулирует по всей полости у тела членистоногих. Гемолимфа отчасти выполняет функцию крови, транспортируя питательные вещества от пищеварительной системы по всему телу и защищая организм от паразитов. Она же, наполняя полую паучью конечность, заставляет её выпрямляться, а мышцы, свою очередь, сгибают ногу в суставе обратно, так что в гемолимфе снова возникнет давление (распрямляющих мышц у пауков нет). Именно из-за такого своеобразного «технологического решения» раненый паук делается вялым – потеря гемолимфы приводит к падению давления в лапах.

Тарантул Aphonopelma hentzi. (Фото Dustin Holmes / Flickr.com.)

‹ ›

Но свойства гемолимфы, как и любой жидкости, зависят от температуры. Как скажутся на движениях паука температурные скачки в окружающей среде? Чтобы ответить на этот вопрос, зоологи из Колледжа Харви Мадд взяли несколько техасских тарантулов Aphonopelma hentzi и проверили, как они будут двигаться при 15, 24, 31 и 40 градусах по Цельсию. У пауков на лапах метили оба сустава, чтобы можно было детально следить за движениями конечностей. Как и следовало ожидать, при низкой температуре тарантулы двигались медленнее – очевидно, из-за того, что у гемолимфы возрастала вязкость. При повышении температуры возрастала и резвость пауков: например, тарантул размером 5,5 см при 17°С за секунду мог преодолеть расстояние, равное четырём длинам тела, а при 38°С – уже в 2,5 раза больше.

Однако вместе с тем на холоду паукам лучше удавалось контролировать свои конечности. Другими словами, чем выше поднималась температура, тем менее согласованными были движения обоих суставов на одной и той же ноге. Заметить это удалось с помощью высокоскоростной видеокамеры, которая позволила детально проанализировать, как меняется угол, под которым сгибается паучья нога при движении. Возможно, именно оттого, что в жару их движения становятся быстрыми, но не слишком точными, тарантулы предпочитают выходить на охоту в сумерках, когда воздух становится холоднее.

Результаты исследований опубликованы в The Journal of Experimental Biology. Биомеханика членистоногих до сих пор весьма интересует инженеров, занимающихся роботами, и, возможно, полученные данные могут подсказать какие-нибудь идеи для машин с гидравлическими элементами в конструкции.

Болезнетворные амёбы и черви рассказали о контактах между населением Ближнего Востока и Северной Европы.

При археологических раскопках в Христианском квартале в Иерусалиме обнаружили большое количество яиц паразитов. Их присутствие не только рассказывает о распространении средневековых болезней, но и свидетельствует о торговых или религиозных контактах.

Слева: средневековая выгребная яма в Иерусалиме. Справа: яйцо ленточного червя. Фото: Jean-Baptiste Humbert, Hui-Yuan Yeh.

‹ ›

В отхожем месте возрастом более 500 лет исследователи нашли шесть видов кишечных паразитов. Среди них – круглые черви и власоглавы, типичные для Ближнего Востока того времени. Однако два вида – дизентерийная амёба и широкий лентец – очень редки в этом регионе. При этом они были широко распространены в Европе.

В Европе дизентерийная амёба и широкий лентец очень часто встречались из-за популярности рыбы, а также из-за способов её обработки. Яйца и цисты этих паразитов сохраняются не только в свежей рыбе, но и в копчёной, и в солёной. В то, же время, по данным арабских источников, в средневековое время в сирийских городах, удалённых от моря, рыбу ели редко, а если и ели, то только жареной, в соответствии с местными кулинарными традициями. При жарке же паразиты погибают.

В выгребной яме археологи нашли также фрагменты итальянской керамики. Вместе с паразитами из Северной Европы керамика указывает на торговые и религиозные связи между Европой и Иерусалимом в XV веке. Возможно, отхожее место находилось в доме иерусалимского торговца, который бывал в Европе и там заразился паразитами. Другое возможное объяснение – здесь была гостиница, в которой останавливались европейские купцы или пилигримы. «Похоже, что они привозили с собой неожиданных попутчиков», – говорит Пирс Митчелл (Piers Mitchell) из Кембриджского университета, автор исследования, которое недавно было опубликовано в International Journal of Paleopathology.

Паразиты были обнаружены в отложениях ямы, а также в двенадцати копролитах – окаменевших экскрементах. Сама яма расположена недалеко от Храма Гроба Господня. В древности у неё была сводчатая крыша, каменные стены и два желоба для очистки.

Во всех 12 копролитах находились яйца круглых червей и власоглавцев. Эти виды, как указывалось, были «местными». Они распространялись из-за того, что в сельском хозяйстве в качестве удобрений использовали человеческие фекалии. В организм человека яйца попадали вместе с плохо обработанной едой.

Широкий лентец был обнаружен только в одном копролите. Были выявлены также яйца ленточных червей, которые указывают на присутствие бычьих и свиных цепней. Несмотря на то, что в описываемое время на Ближнем Востоке господствовал ислам, в Христианском квартале продолжали есть свинину.

Паразиты по-разному влияли на человека. Взрослые люди могли не замечать присутствия в своей жизни власоглава и круглого червя. Однако у детей эти паразиты могли вызвать замедление умственного развития и роста. Дизентерия может приводить к продолжительной диарее. Последняя в конечном итоге может привести к смерти от обезвоживания или сепсиса.

По материалам University of Cambridge

Молекулярные механизмы, постоянно работающие в мозге, помогают самкам вести себя, как полагается. И только порция мужских половых гормонов отключает правильную программу поведения и высвобождает «внутреннего самца».

Психологические различия между самками и самцами становятся заметными по мере созревания мозга, что особенно заметно в половом поведении, которое проявляется в оценке брачного партнёра и ухаживании за ним, в сражениях за территорию и т. д. Очевидно, что эти отличия «прописаны» в структуре мозга, но что за механизмы тут работают, почему у самцов мозг становится, условно говоря, мужским, а у самок – женским, биологи до сих пор не очень себе представляют.

Поведенческие роли в межполовых отношениях определятся с помощью эпигенетических механизмов в нейронах мозга. (Фото Jelger Herder / Buiten-beeld / Minden Pictures / Corbis.)

В чём здесь загадка? Если взять, к примеру, крыс, то у них межполовые различия в высшей нервной системе определяются в последние дни внутриутробного развития и в первую неделю после рождения. На молекулярном уровне можно видеть, как в мозге у новорождённых самцов активируются специальные белки – транскрипционные факторы, которые реагируют на тестостерон и прочие гормоны семенников. Функция транскрипционных факторов – регулировать активность генов, связываясь с определёнными участками их ДНК. Вот так тестостерон и влияет на формирование мозга – через подчиняющиеся ему белки-регуляторы. Напротив, у гормонов яичников в мозге нет никаких молекулярных агентов влияния. Поэтому считается, что «женское» состояние является состоянием мозга по умолчанию, формирующимся в отсутствие мужского полового гормона. Однако всё равно остаётся вопрос, как происходит переключение из «Ж» в «М».

Отчасти на него отвечает исследование Маргарет Маккарти (Margaret McCarthy) и её коллег из Мэрилендского университета в Балтиморе, опубликованное в Nature Neuroscience. Дело оказалось в одном из механизмов эпигенетической регуляции, связанном с метилированием ДНК. Как известно, если к некоторым нуклеотидам пришить химическую метильную группу, то последовательность ДНК с такой модификацией замолчит – её перестанут видеть пресловутые факторы транскрипции, и синтез РНК на ней прекратится. Если же убрать метильные группы, то кусок генома вновь активируется.

Оказалось, что у самцов в тех зонах мозга, которые отвечают за половое поведение, снижена активность ферментов ДНК-метилтрансфераз, которые как раз навешивают метилы на нуклеотиды. Отличие было особенно заметно как раз в первые дни после рождения, в период формирования мозга. И именно тогда же активность метилтрансфераз сильно зависела от тестостерона: если новорождённым самкам делали инъекцию гормона, то ферменты у них начинали работать, как у самцов, но если тестостерон вводили взрослым животным, то на активность ферментов он уже никак не влиял. В ДНК самок после обработки гормоном метилированных участков было в два раза больше, чем у обычных самок, и почти столько же, сколько у самцов. И строение мозга, и поведение таких самок делались вполне самцовыми: например, они пытались спариваться с другими самками. Очевидно, тестостерон включал некоторые мужские гены, помогая им сбросить метильные тормоза.

Чтобы не попасть кому-нибудь на обед, некоторые бабочки отращивают «хвост», некоторые используют химическую маскировку, а некоторые просто становятся ядовитыми.

Бабочки кажутся нам настолько хрупкими и беззащитными, что непонятно, как они вообще выживают в этом жестоком мире. Однако у них есть что противопоставить хищникам. Не так давно мы рассказывали о сатурниях Actias luna, которые ухитряются обманывать летучих мышей с помощью длинных «хвостов» (вытянутых анальных углах задних крыльев) – хищники, вместо того, чтобы атаковать саму бабочку, бросаются на её «хвост».

Личинка Arhopala zylda и муравьи Crematogaster на дереве Macaranga beccariana. (Фото Yoko Inui / Lambir Hills National Park.)

‹ ›

Другая стратегия защиты – химическая маскировка. Так поступают, например, гусеницы голубянок из рода Arhopala, питающиеся листвой деревьев Macaranga из семейства молочайных. Macaranga «дружат» с муравьями, причём не с любыми, а только с определёнными видами. Муравьи защищают деревья от потенциальных вредителей, однако гусеницы Arhopala чувствуют себя на них вполне комфортно. В статье, которую зоологи из Университета Киото опубликовали в PLoS ONE, говорится, что тут всё дело в кутикулярных углеводородах, пропитывающих наружные покровы гусениц. Подобные соединения служат насекомым средством общения, так что можно было бы ожидать, что бабочки попробуют договориться с муравьями на общем химическом языке.

Однако здесь обнаружились свои особенности. Так, углеводороды гусениц Arhopala dajagaka совпадали с углеводородами муравьёв, которые предпочитали жить именно на растениях Macaranga. Сами муравьи при встрече с личинкой бабочки воспринимали её как своего товарища и пытались общаться с ней усиками-антеннами. Более того, точно так же поступали и посторонние муравьи, у которых никаких особых отношений с растением-хозяином не было. С другой стороны, «химический паспорт» Arhopala amphimuta не совпадал с муравьиным, и их муравьи атаковали сравнительно часто, но – только муравьи-чужаки. Наконец, Arhopala zylda вообще были лишены кутикулярных углеводородов – и их просто игнорировали. Очевидно, A. zylda решили не маскироваться под муравьёв, а просто прикинуться, что их тут вовсе нет.

Хотя в полученных результатах отчасти можно запутаться, и к некоторым данным относительно взаимоотношений муравьёв и гусениц Arhopala остаются вопросы, общая стратегия здесь ясна – использовать химический язык, чтобы обмануть хищника. Однако такой способ сработает в том случае, если хищник сам пользуется похожей системой сигналов. А как тогда быть с птицами, которые уж точно не вынюхивают насекомых по кутикулярным углеводородам? Здесь, наверно, многие сразу же вспомнят, что бабочки и гусеницы часто бывают покрыты причудливыми узорами, которые иногда похожи на чьи-то глаза. Считается, что узоры как раз предназначены, чтобы отпугивать птиц. Но как именно это происходит, почему птицы бояться таких псевдоглаз?

Год назад в журнале Current Zoology вышла статья, в которой утверждалось, что характерные цветные узоры на крыльях бабочек отпугивают хищников сами по себе, мешаниной линий и цветов, а вовсе не тем, что похожи на чьи-то глаза. Однако зоологи из финского Университета Ювяскюля полагают иначе. Они поставили следующий опыт: на пол в птичьей клетке помещали экран, на экран клали червячка, в клетку запускали синицу. Когда синица устремлялась к червячку, на экране возникала картинка. Картинки были такие: совиное «лицо» с открытыми глазами, совиное «лицо» с закрытыми глазами, обычные крылья бабочки с глазчатым узором, крылья с тем же узором, но в котором поменяли цвета, и, наконец, крылья бабочки с закрытыми «глазами».

Синицы бурно реагировали на сову с открытыми глазами и на бабочку с обычным глазоподобным узором, причём на бабочку даже сильнее, чем на сову. Прочие же картинки, в том числе и та, на которой сова спала, синиц волновали в гораздо меньшей степени. В статье, опубликованной в Proceedings of the Royal Society B, авторы работы делают вывод, что узор на крыльях бабочек пугает птиц именно тем, что похож на глаза хищника, который саму эту птицу может съесть.

Но и узоры, и хвосты, и запахи не могут поспорить в надёжности с таким средством самозащиты, как обычная ядовитость. Обычно ядовитые бабочки не утруждают себя синтезом собственного яда, а просто пользуются токсинами, которые накопили в бытность гусеницами, питаясь на несъедобных растениях. Так поступает, например, Pachliopta hector, яркая окраска которой говорит сама за себя. Однако некоторые виды чешуекрылых научились сами делать тот же яд, что и растение, на котором они кормятся. Характерный пример – пестрянка Zygaena filipendulae. Любопытно, что её гусеницы производят цианиды по «растительной» биохимической схеме, хотя гены, отвечающие за процесс, у растений и насекомых всё-таки отличаются.