Вся жизнь на Земле зависит от воды, в том числе и мы с вами. Некоторые из живых существ потребляют воду старомодным способом, выпивая ее ртом, но другие действуют более изобретательно. Например, жуки утоляют жажду, открывая прямую кишку и поглощая небольшое количество воды прямо из воздуха.
Благодаря своим особым ректальным способностям жуки могут выжить в самых засушливых регионах Земли, включая муку и зерно в вашем шкафу. Новое исследование изучило один из способов, которыми жуки достигают столь впечатляющих показателей.
«Жук может пройти весь жизненный цикл, не выпив ни капли жидкой воды. Это связано с его видоизмененной прямой кишкой и близко расположенными почками, которые вместе образуют многоорганную систему, специализирующуюся на извлечении воды из пищи, которую они едят, и из воздуха вокруг них», — объяснил биолог Кеннет Веланд Халберг из Копенгагенского университета в Дании. По его словам, это происходит настолько эффективно, что образцы стула, которые исследовали ученые, были полностью сухими.
Халберг и его команда из Копенгагенского университета работали с исследователями из университетов Эдинбурга и Глазго в Великобритании, чтобы пролить свет на то, как насекомые развили свои механизмы повторного использования и сохранения воды. Красный мучной жук (Tribolium castaneum) часто используется для изучения насекомых, поскольку его биология схожа с другими насекомыми, его геном хорошо секвенирован, и он легко доступен в качестве повседневного кухонного вредителя.
Оказалось, что белок под названием Tiptop контролирует количество вырабатываемого гена NHA1, а также помогает производить клетки leptophragmata, уникальную группу клеток, в основном встречающуюся в ректальном комплексе жука. При ближайшем рассмотрении было доказано, что этот ген и эти клетки играют решающую роль в способности жука всасывать воду через заднюю часть тела.
«Поскольку почки жука окружают его заднюю кишку, клетки лептофрагмы функционируют, перекачивая соли в почки, чтобы они могли собирать воду из влажного воздуха через прямую кишку и передавать ее остальному организму», — объяснил Хальберг.
Команда показала, что экспрессия NHA1 увеличивалась, когда животные находились в более сухих условиях, что позволяло им поглощать больше воды из окружающей среды и собственных фекалий.
По словам исследователей, новые знания можно будет использовать для борьбы с вредителями. Поскольку жуки крайне чувствительны к водяному балансу среды, ученые уже разрабатывают целый комплекс мер, чтобы максимально усложнить им жизнь и не допускать распространение паразитов на крупных предприятиях и в быту.