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
28-06-2017 Просмотров:5078 Новости Генетики 
Антоненко Андрей
Загадочные макраухении, напоминавшие помесь верблюдов, лам и слонов, оказались близкими родичами лошадей, носорогов и тапиров, заявляют ученые, расшифровавшие ДНК этого реликта ледниковой эпохи из Южной Америки и опубликовавшие свои выводы в журнале Nature Communications. Макраухении"У макраухений...
04-02-2015 Просмотров:8271 Новости Эволюции Антоненко Андрей
Ученые выяснили, что некоторые глубоководные бактериальные сообщества, живущие у берегов Южной Америки, не менялись более 2 млрд лет. Открытие доказывает, что эволюция не идет в тех случаях, когда организмы оптимально...
20-06-2014 Просмотров:7664 Новости Зоологии Антоненко Андрей
Ученые измерили, насколько сильно липкий язык рогатых лягушек притягивает добычу. Оказалось, что некоторые особи могут поднять на своем языке объект в три раза тяжелее их собственного тела. Рогатая лягушкаОб этом говорится...
06-11-2019 Просмотров:2687 Новости Экологии Антоненко Андрей
Ученые из университета Париж-юг в ходе исследования доказали невозможность существования каких-либо бактерий в долине Даллол в Эфиопии. Специалисты отмечают, что наличие воды на поверхности планеты, как правило, используется в качестве критерия...
20-11-2014 Просмотров:7850 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей
Новые род и вид древних китов описали новозеландские палеонтологи. 27 млн лет назад эти животные уже фильтровали планктон в окрестностях островного государства. Однако и внешне, и с точки зрения внутреннего...
Палеонтологи подытожили дискуссию последних 20 лет и пришли к выводу, что растительноядные динозавры зауроподы не могли держать шею вертикально, подобно жирафам. Скорее, их шея находилась в горизонтальном положении, как у…
Уникальную находку, представляющую собой почти полную пищевую цепочку палеогенового периода, сделали палеонтологи в заброшенном немецком карьере. Они раскопали окаменевшие остатки змеи, внутри которой сохранился скелет проглоченной змеей ящерицы-василиска, в животе…
Остатки примитивного птерозавра раскопали в Китае американские и китайские палеонтологи. Это существо, названное Kryptodrakon progenitor, жило около 160 млн лет назад и может считаться самым древним птеродактилем в мире. Kryptodrakon progenitor.…
Почти у всех живых организмов, от бактерий до млекопитающих, есть биологические часы, синхронизирующие биохимию, физиологию и поведение с суточной сменой дня и ночи. Но не нужно большого труда, чтобы заметить,…
Когнитивные биологи из Лундского университета (Швеция), под руководством Матиаса Освата (Mathias Osvath) выяснили, что во́роны тоже умеют составлять планы на будущее — подобно людям и человекообразным обезьянам. Причем по уровню…
Японские ученые провели исследование поведения летучих мышей и выяснили, каким образом им удается избегать столкновения друг с другом во время полетов в стае в условиях полной темноты внутри пещеры. Об…
Ученые из Технологического института Нью-Джерси (США) и университета Маеджо (Таиланд) разобрались, как слепая рыбка Cryptotora thamicola из пещер Таиланда может ходить и даже карабкаться по скользким стенам пещер, по которым стекают водопады.…
Любое насекомое, приземлившееся на листья Австралийской саррацении, моментально втягивается в «кувшинчик», где специальный коктейль из ферментов переваривает жертву. Изучая геном сарацении и сравнивая ее жидкости с другими насекомоядными растениями, исследователи…
Гавайский кальмар Euprymna scolopes (или, если угодно, каракатица; Euprymna scolopes занимают место между этими двумя отрядами головоногих) умеет светиться в темноте благодаря симбиотическим бактериям. Считается, что бактериальное освещение помогает моллюску…
Вверх