Клешни раков-богомолов, животных с самым быстрым и сильным ударом на Земле, не разрушаются во время удара по раковинам моллюсков и другим предметам благодаря особым природным "боксерским перчаткам", заявляют ученые в статье, опубликованной в журнале Advanced Materials.
Рак-богомол (Odontodactylus scyllarus)"Мы предполагаем, что особый волокнистый регион в "молоте" этих ракообразных существ играет ту же самую роль, что бинты для рук и мягкие перчатки у боксеров – благодаря им их конечность может сжиматься, что препятствует появлению в ней трещин. Трехслойная структура этих клешней превращает их в дубину невероятной силы и прочности, необыкновенно стойкой к повреждениям", — рассказывает Дэйвид Кисейлус (David Kisailus) из университета штата Калифорния в городе Риверсайд (США).
Крупные морские ракообразные Odontodactylus scyllarus, или раки-богомолы, украшают подводный мир необычным окрасом и формой тела. Вторая пара ног у этого существа спрятана под туловищем, что делает его похожим на богомола. Эти животные известны своим горячим нравом среди любителей-аквариумистов, которые часто называют их "раками-террористами".
В природе и в аквариуме Odontodactylus scyllarus редко упускают возможность поживиться любой добычей, нападая на улиток, мелкую рыбу и своих родственников ракообразных.
Кисейлус и его коллеги уже несколько лет изучают структуру основного оружия "раков-террористов", его мощных передних ног. Пять лет назад они обнаружили, что эти конечности представляют собой биологический аналог молотка из композитного материала, состоящий из твердой оболочки, относительно мягкой сердцевины, способной поглощать вибрации, и волокнистого слоя неизвестного предназначения.
Как показали их замеры, он может наносить удары с силой, аналогичной пуле, выпущенной из мелкокалиберной охотничьей винтовки. Это открытие поставило ученых перед вопросом – почему конечности раков-богомолов не разрушаются от подобных ударов? Пытаясь найти ответ на этот вопрос, физики детально изучили структуру третьего слоя в надежде понять, какую функцию он исполняет.
Для этого ученые разрезали несколько клешней Odontodactylus scyllarus на тонкие слои, просветили их при помощи электронного микроскопа и использовали полученные фотографии для воссоздания трехмерной модели клешни, учитывающей расположение и структуру всех ее слоев.
Когда ученые детально изучили эту модель, они обнаружили, что третий слой "кулаков" рака имеет необычную структуру – он состоит из чередующихся мягких и твердых нитей хитина, которые обволакивают все остальные части его клешней. Эти нити были встроены в параллельные слои, которые смотрели "лицом" в ту сторону конечности, которой рак наносит удары.
Благодаря такой структуре данный слой работает как своеобразная губка, которая сжимается во время удара и плавно разжимается после него, предотвращая появление трещин в твердом внешнем слое "кулаков" Odontodactylus scyllarus.
Вдобавок, ученые обнаружили еще одну скрытую особенность "кулаков" раков-богомолов, которая заметно повышает их силу и смертоносность. Оказалось, что они имеют оптимальную каплеобразную форму с точки зрения гидродинамики, благодаря чему рак может бить ими со скоростью около 20 метров в секунду.
Более того, когда клешня движется с подобной скоростью в толще воды, она создает мощную ударную волну, которая "добивает" жертву Odontodactylus scyllarus в том случае, если первоначальный удар не убил ее. Как полагают ученые, искусственные аналоги этого "изобретения природы" помогут нам создать более долговечные и мощные инструменты и улучшить свойства спортивной и военной экипировки, смягчающей силу ударов.
По словам ученых, мозг раков-богомолов не сравнивает данные, поступающие с разных рецепторов, а использует их в "сыром" виде.
Рак-богомолПричудливые раки-богомолы и их родичи оказались обладателями крайне необычной формы зрения, почти не требующей вычислительных ресурсов мозга и позволяющей им ориентироваться внутри тропических коралловых рифов, благодаря 12 различным типам фоторецепторов, заявляют биологи в статье, опубликованной в журнале Science.
Глаза животных заполнены фоторецепторами, которые преобразуют волны света в нервные импульсы. Эти импульсы поступают в зрительный центр мозга, где они сопоставляются и "складываются" в цветную картинку. Число типов, форма и функции фоторецепторов могут быть разными. Так, человек обладает тремя видами "колбочек", а птицы и рептилии — четырьмя.
Ханне Тоен из университета Квинсленда в Брисбане (Австралия) и ее коллеги обнаружили, что тропические раки-богомолы (Odontodactylus scyllarus) используют эти фоторецепторы не по "назначению". Каждый элемент их глаза, отвечающий за считывание одного "пикселя" изображения, содержит в себе не три, а сразу 12 различных видов колбочек.
Биологи попытались выяснить, какую роль играют "лишние" колбочки в зрении рака. Для этого они приобрели несколько родичей раков-богомолов с аналогичной системой зрения (Haptosquilla trispinosa) и научили их забирать пищу в тот момент, когда над ними загоралась лампочка определенного цвета.
Постепенно меняя ее цвет, ученые пытались понять, помогают ли дополнительные фоторецепторы лучше различать цвета. Оказалось, что цветовая чувствительность раков была чрезвычайно низкой — они различают цвета в 8-25 раз хуже, чем человек. Причиной этого является то, что эволюция решила "сэкономить" на их зрительном центре.
По словам ученых, мозг раков-богомолов не сравнивает данные, поступающие с разных рецепторов, а использует их в "сыром" виде. Это заметно уменьшает число нейронов, необходимых для обработки изображения, и снижает расход энергии на работу центра зрения. Подобный компромисс должен помогать ракам выживать в пестром хаосе коралловых рифов, заключают авторы статьи.
Истчоник: РИА Новости
27-03-2015 Просмотров:7692 Новости Микробиологии 
Антоненко Андрей
Биологи выяснили, что два очень необычных штамма микробов научились запасать энергию крайне непривычным способом для живых организмов – они выращивают в себе микроскопические кристаллы магнетита и "накачивают" их электронами, таким образом превращая...
27-11-2013 Просмотров:9349 Новости Микробиологии Антоненко Андрей
Вирусы не могут размножаться сами, а потому используют молекулярные машины клетки-хозяина, чтобы сделать копии своего генома и белков оболочки. Для этого вирус перетягивает клеточную машинерию на свою нуклеиновую кислоту, будь...
11-03-2013 Просмотров:12961 Новости Эволюции Антоненко Андрей
На примере пылевых клещей биологам удалось опровергнуть закон необратимости эволюции. Оказалось, что предки этих существ были свободноживущими организмами, которые сначала перешли к постоянному паразитизму, а затем вновь вернулись к исходному...
30-11-2012 Просмотров:10885 Новости Генетики Антоненко Андрей
Геном человека не сидел зря последние пять тысяч лет. Население росло в геометрической прогрессии, и новые генетические мутации возникали с каждым поколением. И теперь мы обладаем замечательным обилием редких генетических...
21-05-2015 Просмотров:8043 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей
Вопросами прижизненной окраски яиц динозавров озаботились немецкие палеонтологи. Благодаря остроумной методике им удалось с большой степенью достоверности установить, что по крайней мере у некоторых динозавров яйца были окрашены в зелено-голубой...
Жизнеспособность микроорганизмов в условиях космического пространства подтверждена, утверждает Роскосмос. Северное сияник"В результате анализа проб, полученных экипажами МКС…, получены уникальные данные, подтверждающие, что на внешней стороне космических объектов могут сохраняться жизнеспособные споры микроорганизмов, устойчивые…
Определён самый близкий к поверхности Земли магматический бассейн — крупный вулканический очаг на Гавайских островах, расположенный на глубине всего 3–4 км. Вулкан Килауэа (фото Photolibrary) Гавайцам, впрочем, беспокоиться не стоит: твёрдая…
Палеонтологи выяснили, что древняя «змея» с четырьмя укороченными ногами, найденная в Бразилии, в действительности является морской ящерицей. Об этом свидетельствует строение ее зубов и содержимое желудка. Такой вывод канадские ученые Майкл…
Палеонтологи откопали в Узбекистане небольшого тираннозавроида, жившего около 90 млн лет назад. Несмотря на скромные размеры, по умственным способностям он не уступал таким гигантам, как знаменитый Tyrannosaurus rex. Находку совместно со…
До сих пор учёные подразделяли извержения на две категории: бурные (взрывные) и эффузивные. Первый тип подразумевает обожаемый детишками выброс пепла и фрагментов породы высоко в атмосферу (например, извержение вулкана Сент-Хеленс…
Самка паука вида Stegodyphus lineatus, обитающего в Израиле, отдает всю себя на съедение подрастающему потомству — причем в буквальном смысле. Этот удивительный пример материнского самопожертвования в мире животных открыла биолог Мор…
Несмотря на первые ростки жизни, древняя Земля была не самым приятным местом. Поверхность планеты регулярно побивалась космическими камнями, атмосфера не содержала кислорода и, следовательно, не имела озона для защиты поверхности…
Следовые дорожки, найденные палеонтологами в испанских Пиренеях, были оставлены неизвестными утконосыми динозаврами за 300 тысяч лет до мел-палеогенового вымирания. По человеческим меркам эти события разделяет огромный срок, но для геологической…
Группа палеонтологов из Канады, КНР и США впервые представила в китайской столице ископаемого птенца доисторической эпохи, застывшего в янтарной массе примерно 99 млн лет назад. Об этом сообщил информационный портал…
Вверх