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
11-12-2010 Просмотров:10618 Новости Микробиологии 
Антоненко Андрей
NASA предъявило научному сообществу "астробиологическое открытие, которое повлияет на поиск свидетельств внеземной жизни". Учёные обнаружили и изучили микроорганизмы, которые в своём рационе полагаются на мышьяк и используют этот токсичный элемент...
17-02-2015 Просмотров:7505 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей
Международная группа геологов обнаружила в древнейших породах Земли возможные намеки на то, что жизнь на нашей планете уже существовала 3,2 миллиарда лет назад и присутствовала в достаточно большом количестве для того, чтобы повлиять на состав минералов, говорится...
21-08-2012 Просмотров:11274 Новости Зоологии Антоненко Андрей
Чтобы было удобней соскребать корм с твёрдых каменистых поверхностей, лорикариевые сомы в ходе эволюции приобрели гибкие зубы. Животные выработали множество приспособлений, защищающих зубы от повреждений. У одних зубы растут всю жизнь,...
10-11-2014 Просмотров:8288 Новости Эволюции Антоненко Андрей
Ученые представили новую версию родословного древа насекомых. Оказалось, что они появились одновременно с первыми наземными растениями. Окаменевшая стрекозаРезультаты исследования, проведенного китайскими, немецкими и американскими генетиками, опубликованы в свежем выпуске журнала Science. Насекомые - это...
04-02-2013 Просмотров:10975 Новости Зоологии Антоненко Андрей
Мы знаем, что в муравейнике лишь самка-королева может откладывать яйца. Но у всякого правила есть исключения: у муравьёв Cerapachys biroi, живущих в юго-восточной Азии, обычные самки тоже могут откладывать яйца....
В потёртом сердце южноафриканского кратера Вредефорт таятся любопытные чёрно-зелёные породы. Это всё, что осталось от магматического моря, некогда наполнявшего дыру в земле, утверждают Десмонд Мозер из Западного университета Онтарио (Канада). Десятикилометровый кратер…
Новый пернатый динозавр Changyuraptor yangi, добытый палеонтологами в Китае, стал не только самым крупным представителем четырехкрылых ящеров. Примечателен он в первую очередь тем, что активно использовал в полете свой огромный…
Океанические течения между Арктикой и Антарктикой не раз за последние 50 тыс. лет замедлялись и ускорялись, оказывая влияние на климат Земли. Причем изменение температуры происходило очень быстро, и многие из…
Тюлени спят, как люди, но лишь тогда, когда они на суше. Если же тюленю захочется поспать в воде, у него засыпает только половина мозга, тогда как вторая остаётся бодрствующей. Зоологи…
Рыбы астианаксы часто привлекают внимание исследователей: они живут в пещерных водоёмах, а потому стали слепыми, однако особенность их в том, что мальки астианаксов вполне зрячие. Есть и другие разновидности этих…
«Многие думают, что пришёл дьявол. Некоторые считают, что это начало конца света». Для Джорджа Генриха Криста, который написал это 23 января 1812 года, землетрясения, разорвавшие долину реки Миссисипи, были…
Крис Перри (Chris Perry) с коллегами из Эксетерского университета (Великобритания) решили узнать, откуда берется строительный материал для острова Ваккару на Мальдивах в Индийском океане. Ученые изучили животных в водах острова,…
Ученые нашли в протерозойских отложениях на юге Африки окаменелость, похожую на мицелий гриба. Находка доказывает, что древнейшие грибы жили на дне моря. Об этом говорится в статье палеонтологов из Швеции и…
Исследователи обнаружили, что матричная РНК модифицирована ничуть не меньше, чем ДНК, причём модификации касаются важнейших генов, участвующих в развитии самых разных заболеваний, от рака до шизофрении. О том, что химические модификации…
Вверх