Мир дикой природы на wwlife.ru
Вы находитесь здесь:Новости>>Новости Цитологии>>Полет шмеля задействует тот же белковый механизм, что и полет птиц

Воскресенье, 25 Август 2013 23:53

Полет шмеля задействует тот же белковый механизм, что и полет птиц

Автор 

Летающие насекомые машут крыльями с чудовищной частотой: например, у комара она может достигать 500 взмахов в секунду. И довольно долго учёные пытались выяснить, как насекомым это удаётся. Можно было бы предположить, что они машут крыльями как-то иначе, чем мы, то есть позвоночные, двигаем крыльями, лапами, ногами и руками, что у насекомых работает какой-то свой механизм. Но нет. Молекулярные исследования, проведённые в научно-исследовательском институте JASRI (Япония), привели к неожиданному результату: оказалось, никакого особенного «насекомого» механизма для махания крыльями нет, механика тут та же, что и в наших с вами мышцах. 

Схема строения мышечного волокна: в момент сокращения головки на нитях миозина (толстые красные нити с лопастями на поверхности) соединяются нитями актина (тонкие серые линии). Переступая этими головками, нить миозина протягивает мимо себя нить актина. (Рисунок Shutterstock.)Схема строения мышечного волокна: в момент сокращения головки на нитях миозина (толстые красные нити с лопастями на поверхности) соединяются нитями актина (тонкие серые линии). Переступая этими головками, нить миозина протягивает мимо себя нить актина. (Рисунок Shutterstock.)Любое мышечное сокращение начинается с того, что на мышечную клетку приходит нервный импульс, который открывает в мембране мышечной клетки каналы для ионов кальция. Кальций связывается с белком тропонином, который находится в связке с нитевидным полимерным белком актином. Ионы заставляют тропонин изменить своё положение на актине так, что с ним теперь может провзаимодействовать другой белок — миозин. Длинная молекула миозина начинает изгибаться и как бы идти по нити актина; это смещение актиновых и миозиновых нитей относительно друг друга и приводит к сокращению мышцы.

Но если речь идёт о сверхчастых сокращениях, как в случае крыльев насекомых, такой механизм не работает: кальциевые насосы просто не успевали бы включать и выключать потоки ионов в ответ на нейронный импульс. И у насекомых никаких сверхчастых потоков кальциевых ионов действительно нет. После того как к мышце приходит импульс, она начинает осциллировать, то есть в ответ на один импульс производится множество сокращений. Это можно сравнить с тем, как маятник какое-то время качается по инерции от одного-единственного толчка. При этом сокращения мышц поддерживаются сами собой: чем сильнее мышца-антагонист сократится и тем самым растянет мышцу напарника, тем сильнее потом сократится вторая мышца. То есть растяжение тут стимулирует последующее сокращение. 

Этот феномен известен давно, и свойствен он тем мышцам, от которых требуются ритмичные сокращения, — например, сердцу. Но и у сердца в ритмичных сокращениях задействованы кальциевые каналы. У насекомых же они во время работы крыльев молчат. Такую особенность пытались объяснить тем, что растяжение мышцы даёт больше возможностей миозину связаться с актином. Но это одновременно предполагало и то, что тропонину не нужна кальциевая стимуляция, чтобы освободить от себя актин, а отсюда, в свою очередь, вытекало, что сократительные белки насекомых принципиально отличаются от белков позвоночных.

Хироюки Ивамото и Наото Яги проанализировали структурные изменения в мышечных белках насекомых, происходившие во время полёта. Объектом исследования послужил шмель, которого просвечивали рентгеновскими лучами, пока он махал крыльями, и всё это снимали на камеру с частотой 5 000 кадров в секунду. Учёные убедились, что у насекомых (у шмелей по крайней мере) нет никаких принципиальных модификаций молекулярного механизма мышц. Первичный нейронный импульс запускает серию сокращений, которые поддерживаются вышеописанной «активацией на растяжение»: чем сильнее растягивается мышца, тем сильнее она потом сократится. 

Единственная особенность была в том, что растяжение провоцировало структурные деформации в миозине, из-за которых он прочнее связывался с актином, что и повышало силу сокращения. В остальном же всё было так, как обычно: и кальций-зависимое поведение тропонина, и скольжение миозина и актина друг относительно друга. Иными словами, насекомые просто реализовали скрытые возможности того же самого молекулярного механизма, с помощью которого, например, птицы машут крыльями. 

Надо сказать, что попытки сделать рентгеноструктурный «портрет» летящего насекомого предпринимались неоднократно, однако получить полную информацию о работе крыльев мешало несовершенство техники. И надо было дождаться наших дней, когда появились камеры, способные делать 40 кадров на один взмах шмелиного крыла, чтобы понять, как всё-таки насекомые летают. 

Результаты исследования опубликованы в журнале Science

 


Источник: КОМПЬЮЛЕНТА


Прочитано 6794 раз

Авторизуйтесь, чтобы получить возможность оставлять комментарии

Случайные статьи

  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
Предыдущая Следующая

2.12.2 Животный мир плиоценовой эпохи

20-04-2013 Просмотров:17058 Животные (Animalia) Антоненко Андрей - avatar Антоненко Андрей

2.12.2 Животный мир плиоценовой эпохи

Оглавление 1. Общие сведения о животных 1.1. Разделение классификации животных 2. Появление и эволюция животных 2.1. Протерозой. Довендская биота. Животный мир вендского периода (эдикария) 2.2. Фанерозой. Животный мир кембрийского периода. Кембрийский взрыв 2.3. Животный мир ордовикского периода 2.4. Животный мир силурийского периода 2.5. Животный мир...

Человек — сам себе эволюция

02-03-2011 Просмотров:9819 Новости Эволюции Антоненко Андрей - avatar Антоненко Андрей

Человек — сам себе эволюция

С тех пор как Дарвин сформулировал свою теорию эволюции в   «Происхождении видов путём естественного отбора», учёных не покидал вопрос: а   продолжает ли эволюционировать человек? Человеческий эмбрион (иллюстрация tempo)    В отличие от,...

Крокодилы оказались обладателями суперрецепторов

02-07-2013 Просмотров:6802 Новости Зоологии Антоненко Андрей - avatar Антоненко Андрей

Крокодилы оказались обладателями суперрецепторов

Все крокодилы обладают своеобразными поверхностными рецепторами, которые располагаются у них на голове. Кроме того, они размещаются в роговых щитках, покрывающие всё тело животного. Эти щитки состоят из кератина, кроме того,...

Лягушки научились удалять застрявшие в них предметы через мочевую систему

12-12-2010 Просмотров:7644 Новости Зоологии Антоненко Андрей - avatar Антоненко Андрей

Лягушки научились удалять застрявшие в них предметы через мочевую систему

Австралийским лягушкам не страшны инородные предметы, застрявшие у них в животе.   В течение месяца все, что в них застряло, выводится из организма вместе с мочой Лягушки научились удалять застрявшие в них...

Хранилища памяти в головном мозгу построены из нейронных «кирпичиков»

20-03-2011 Просмотров:7814 Новости Нейробиологии Антоненко Андрей - avatar Антоненко Андрей

Хранилища памяти в головном мозгу построены из нейронных «кирпичиков»

Исследователи выяснили, что нейроны головного мозга взаимодействуют между собой легче и надёжнее, если они входят в группы по 40–50 клеток. Нейронная сеть (фото Eran Lahav)Среди исследователей головного мозга бытует мнение, что...

top-iconВверх

© 2009-2017 Мир дикой природы на wwlife.ru. При использование материала, рабочая ссылка на него обязательна.