Манера ходьбы роднит тихоходок (Tardigrada) с насекомыми. Получена ли она от общего с насекомыми предка или сформировалась независимо в более поздний период — нерешённая загадка.
Маленькие и мягкотелые животные редко имеют ноги и утруждают себя ходьбой. Например, круглые черви сходного с тихоходками размера успешно передвигаются по различным поверхностям ползком. Тихоходки настолько выделяются в своей размерной нише, что учёные относят их к отдельному типу животных. Характерная их черта — восемь коротких ног, позволяющих ходить практически везде — от морского дна до высокогорий.
Исследование, материалы которого опубликованы в PNAS, анализирует походку тихоходок и показывает, что они ходят подобно насекомым. Это открытие подразумевает наличие либо общего предка, либо эволюционного преимущества, которое объясняет, почему одно из самых маленьких и мягкотелых существ эволюционировало, чтобы ходить так же, как более крупные и твердотелые насекомые.
«У тихоходок надёжный и чёткий способ передвижения — они не неуклюжие существа, которые спотыкаются в пустыне или в лиственном мусоре, — говорит Жасмин Нироди (Jasmine Nirody), сотрудница Рокфеллеровского центра исследований физики и биологии (Rockefeller’s Center for Studies in Physics and Biology). — Сходство между их локомоционной стратегией и стратегией гораздо более крупных насекомых и других членистоногих открывает несколько очень интересных эволюционных вопросов».
Нироди и её коллеги впервые подробно рассмотрели, как ходят и бегают тихоходки.
«Если вы достаточно долго наблюдаете за тихоходками под световым микроскопом, вы можете видеть широкий диапазон поведения, — говорит Нироди. — Мы их ни к чему не принуждали. Иногда они просто бродили по подложке. В другое время они видели что-то привлекательное и бежали к цели».
Оказалось, что когда тихоходка не спешит, её скорость — примерно половина длины её тела в секунду. Полная скорость — две длины тела в секунду. Особое внимание исследователей привлёк момент, когда тихоходка ускоряется. В отличие от позвоночных, у которых для каждой скорости характерна своя походка, тихоходки бегают как насекомые, увеличивая скорость без изменения модели шага.
Почему локомоционная стратегия тихоходок и более крупных насекомых сходна?
Одно из приходящих на ум объяснений состоит в том, что тихоходки, долгое время не находившие места в существующей таксономии, могут иметь общих предков с насекомыми. Некоторые учёные уже выступают за классификацию тихоходок в рамках предлагаемой клады панартропод — группы, которая объединила бы членистоногих, онихофор и тихоходок.
Возможно и то, что между тихоходками и членистоногими нет такой близкой эволюционной связи, и тогда эти несвязанные группы организмов независимо пришли к одним и тем же стратегиям ходьбы и бега, потому что они были выгодны. Быть может, лучший способ ориентироваться в непредсказуемой местности для животного микроразмера — двигаться, как тихоходка.
Нироди интересны обе возможности.
«Если существует какая-то наследственная нейронная система, которая контролирует всю ходьбу панартроподов, нам предстоит многое узнать, — говорит она. — С другой стороны, если членистоногие и тихоходки сошлись на этой стратегии независимо друг от друга, то стоит разобраться в том, что делает эту стратегию такой приемлемой для видов, обитающих в разных средах».
Ответы на поставленные вопросы интересны не только с точки зрения эволюционной биологии и изучения передвижения животных, а необходимы для прогресса развивающейся мягкой и микроскопической робототехники.
Изучая, как мелкие животные эволюционировали, чтобы перемещаться в сложных условиях, учёные, возможно, смогут создать устройства для работ в микромасштабе.
Автор — Сергей Сыров, «XX2 ВЕК».
Источники: https://www.rockefeller.edu/news/30904-the-physics-behind-a-water-bears-lumbering-gait.
Вам также может быть интересно: