Авторы новой работы, опубликованной в PNAS, на примере гусениц показали, что наземные животные могут обладать электрорецепцией, которая дает им возможность ощущать приближение хищника. У гусениц за электрорецепцию отвечают специальные волоски.
Участники экспериментов – гусеницы трех видов и оса обыкновенная. Credit: England SJ, Robert D. / PNAS 2024
Многие животные обладают органами чувств, не имеющими аналогов у человека. Благодаря этим органам чувств животные могут ощущать недоступные для человека сигналы из окружающей среды. Одним из таких сигналов может служить электричество.
Поскольку животные и растения практически всегда имеют электрический заряд, его детекция может помочь искать добычу и определять приближение хищника. Предыдущие исследования показали, что летающие насекомые почти всегда генерируют статическое электричество.
Чтобы выяснить, может ли это статическое электричество быть распознано другими животными, британские исследователи из Университета Бристоля в качестве животных, которым детекция статического электричества могла бы помочь определить приближение хищника, выбрали гусениц трех видов бабочек: медведицы кровавой (Tyria jacobaeae), кистехвоста пятнистого (Telochurus recens) и павлиньего глаза (Aglais io). В качестве хищного насекомого, которое представляет опасность для этих гусениц, выбор пал на осу обыкновенную (Vespula vulgaris).
Чтобы удостовериться, что оса действительно генерирует статическое электричество, авторы работы поместили детектор статического электричества у входа в осиное гнездо так, чтобы осы могли беспрепятственно пролетать мимо него. Так они подтвердили, что летящие осы действительно генерируют статическое электричество. Следовательно, их потенциальные нелетающие наземные жертвы вполне могли бы распознавать его. Кроме того, исследователи рассчитали величину заряда, который генерируют летящие осы.
Полученное значение использовалось в поведенческих экспериментах с гусеницами: авторы работы имитировали приближение летящей осы, создавая электрическое поле, соответствующее тому, которое дает летящая оса с учетом частоты движения ее крыльев. Крылья осы заряжены, поэтому при приближении к добыче сила электрического поля возрастает, а взмахивание крыльями вызывает его осцилляции. В описанном поведенческом эксперименте гусеницы медведицы кровавой и кистехвоста пятнистого при создании условий, имитрирующих приближение летающего хищника, выдавали типичную для гусениц реакцию – сворачивание в спираль, причем гусеницы кистехвоста пятнистого оставались свернутыми в спираль особенно долго. Гусеницы павлиньего глаза не могут сворачиваться в спираль при приближении опасности, поэтому при аналогичной симуляции нападения хищника они уползали в сторону в вертикальной плоскости и накрепко прицеплялись к ней, демонстрируя еще одну защитную поведенческую реакцию гусениц.
Чтобы определить структуры на теле гусениц, отвечающие за электрорецепцию, поверхности тела всех трех гусениц были изучены с помощью сканирующей электронной микроскопии. Оказалось, что на поверхности всех трех гусениц присутствуют особые нитевидные волоски, гибкие у основания и потому предположительно механорецептивные. На самом деле такие волоски присутствуют на поверхности гусениц многих видов бабочек и реагируют на частоту взмахов крыльев хищных и паразитоидных насекомых, запуская защитную реакцию.
Детальное исследование показало, что именно эти волоски работают не только механорецепторами, но и электрорецепторами. Есть ли электрорецепторы у других наземных животных – вопрос открытый.
Текст: Елизавета Минина
Prey can detect predators via electroreception in air by England SJ, Robert D. in Proc Natl Acad Sci USA. 2024;121(23):e2322674121.