Американські та японські ентомологи описали у личинок жуків з родини Laemophloeidae новий тип стрибання. На відміну від інших личинок, чиє підстрибування забезпечується тимчасовим скріпленням двох кінців тіла для накопичення достатньої енергії, в описаних жуків личинки притискають кінці тіла до субстрату, а відтак, вигинаючись, відстрибують. Своїм спостереженням науковці поділилися в журналі PLOS ONE.
Процес підстрибування личинки L. biguttatus. Bertone et al. / PLOS ONE, 2022
Навіщо личинкам стрибати?
Здебільшого у тварин період до настання ними дорослої стадії є найбільш вразливим. І комахи, зокрема з повним перетворенням, не є винятком. На личинкових стадіях вони зазвичай є м'якотілими і часто не мають ніг або ж вони дуже маленькі, тому якщо й рухаються, то повільно, що робить їх відносно легкою і привабливою здобиччю для хижаків та паразитів. Через це у багатьох видів розвиваються захисні пристосування, наприклад, у вигляді схильності ховатися, виділення відлякувальних чи отруйних речовин чи турботи про потомство.
Та водночас деякі види пристосувалися уникати поїдання іншими через активну втечу, всупереч тому, що їхні ноги (якщо вони є) на це не придатні. Зокрема, серед личинок метеликів (Lepidoptera), перетинчастокрилих (Hymenoptera) та двокрилих (Diptera) поширеним є вміння підстрибувати, якщо їм щось загрожує. Однак попри те, що явище відоме вже не одне століття, механізм такого пересування почали вивчати лише нещодавно, чому особливо посприяла технологія високошвидкісної відеозйомки. Завдяки такому підходу вченим із Університету Північної Кароліни та Іллінойського університету в Урбана-Шампейн разом із американськими та японськими колегами вдалося описати незвичайний спосіб стрибання у личинки жука (Coleoptera).
За чиїм пересуванням спостерігали дослідники?
У жовтні 2019 року науковці взялися вивчати живність, яка оселилася в мертвому дубі на території університету. Окрім того, що дерево обросло грибами Biscogniauxia atropunctata, воно мало неабиякий попит як оселище для численних мух, жуків і мурах із їхніми личинками, а також кліщів та інших членистоногих. Частину з них вчені відібрали для колекції в Музей комах Університету Північної Кароліни, а інших разом зі зразками кори дерева віднесли для вивчення в лабораторію.
Як з'ясувалося, більшість личинок, що їх зібрали з дерева, належала до родини Laemophloeidae. Коли представників Laemophloeus biguttatus помістили в чашку Петрі на кору, щоб сфотографувати, вони раптово підстрибнули і скрутилися в повітрі. Незвичайна реакція тварин зацікавила вчених і вони вирішили детальніше її розглянути за допомогою відеокамери високошвидкісної зйомки, що записувала від 3 200 до 60 000 кадрів у секунду.
Як личинкам давалися підстрибування?
Спостереження за личинками показало, що вони здійснюють свої стрибки в кілька етапів. Спочатку комаха зупинялася, а тоді притискала передню частину голови та задню частину тіла до субстрату. Потім із такого положення вигинала перші сегменти черевця дугою, а тоді різко підстрибувала. При цьому протягом усього свого польоту личинка залишалася згорнутою в таку собі петлю, вирівнюючись лише після того, як торкнулася землі, відбилася від неї і трохи прокотилася по ній (якщо не приземлилися на бік). У середньому личинки долали таким чином відстань в 11 міліметрів, а підстрибували у висоту на 8 міліметрів, що еквівалентно 1,98 та 1,5 довжини їхнього тіла, відповідно.
Процес підстрибування личинки L. biguttatus. Bertone et al. / PLOS ONE, 2022
На відео було помітно, що ноги личинок не одночасно відриваються від землі, а передні відділялися останніми. Це наштовхнуло вчених на думку, що саме ноги, можливо, їхня м'язова сила, забезпечують здійснення стрибка. Тож вони піддали піддослідних комах комп'ютерній мікротомографії та сканувальній електронній мікроскопії, під час якої визначали, чи достатньо об'єму та маси м'язів личинок, щоб відштовхнутися від землі та підстрибнути. Дослідження показало, що далеко не завжди вистачає лише м'язової сили.
Більшість личинок інших видів підстрибують завдяки механізму, що трохи схожий на роботу пружини або катапульти. Вони зчіплюють дві частини свого тіла, наче засувом, напружуються, а коли накопичують достатньо енергії, то засув відмикається і це дає змогу личинці відірватися від землі. Але в L. biguttatus такого не помічали, і жодних анатомічних структур, які б цьому сприяли, виявлено не було. Тому науковці припускають, що стрибання забезпечується і м'язовою силою, і притисканням кінців тіла до землі, що може виконувати аналогічну функцію, як в інших личинок скріплення двох частин тіла.
Зверху - L. biguttatus (личинка та імаго), знизу - P. testaceus (личинка та імаго). Bertone et al. / PLOS ONE, 2022
Та L. biguttatus виявився не єдиним видом із подібним механізмом підстрибування. Личинку іншого виду жука, Placonotus testaceus, теж помітили за схожою активністю. Тож ймовірно, що він наявний і в інших комах, у яких ще не описаний. Між тим, вчені думають, що описані личинки використовують підстрибування не для уникання хижаків, яких під деревиною, де живуть ці личинки, небагато. Зрештою, піддослідні не підстрибували, коли їх торкалися інструментом. Натомість це може бути енергетично ефективнішим за повзання способом пересуватися.