Насекомые не имеют легких, но как они
дышат? До настоящего времени думали, что они дышат путем пассивного
дыхания через поры внешнего покрова. Но оказывается процесс дыхания
у них происходит по настоящему, с затрачиванием усилий, и делают они
это используя крошечные воздушные мешочки, об истинном значении
которых в их организме раньше никто даже не знал.
Ученым Полевого Музея и Аргонской Национальной
Лаборатории потребовалась одна из самых мощных в мире
рентгеновских установок, которая имеет разрешение в сотни раз
больше, чем самые сложные медицинские приборы, чтобы увидеть, как
жуки, сверчки и муравьи дышат.
"Они действительно засасывают немного
газа", сказал доктор Марк Вестнит, куратор зоологии Полевого Музея и руководитель
исследования.
Насекомые осуществляют дыхание через свои
дыхательные каналы, поглощая кислород и выдыхая углекислый газ
каждую секунду. Этот процесс эквивалентен тому, как человек дышит с
нагрузкой при выполнении умеренных упражнений.
Результаты исследований были опубликованы
24 января в журнале Science.
Трахеальные каналы древесного
жука Platynus decentis полностью расширяются, а затем
полностью сжимаются.
Дыхательные каналы, называемые еще
трахейными, соединяются с крошечными воздушными отверстиями на
внешнем хитиновом покрытии насекомого. В течение многих десятилетий,
ученые думали, что воздух пассивно проникает через эти отверстия.
Тогда исследователи предположили, что крошечные воздушные мешочки
около крыльев насекомых, ног и брюшка, они используют, чтобы
накапливать воздух внутри тела.
Но остальная часть тела насекомого
твердая, и никто не думал, что неподвижное твердое тело способно
перекачивать намного больше воздуха. Вестнит обнаружил, что
насекомые сжимают воздушные каналы по всему телу, чтобы затем
расслабив их, они могли всосать воздух. Это очень похоже на процесс
дыхания легкими у высших животных, только у насекомых не два легких,
а множество мелких по всему телу.
Самое примечательное, что столь важные
результаты в оценке жизнедеятельности насекомых были получены чисто
случайно. Раньше никто не додумывался использовать рентгеновские
установки для анализа работы их внутренних органов. И вот однажды
доктор физики Аргонской
Национальной Лаборатории Ва-Кит Ли искал новые способы
использовать синхротрон. Когда он поместил мертвого муравья под
машину, он увидел четкие детальные изображения его
органов.
Подключив группу ученых во главе с
Вестнитом, он начал помещать уже живых насекомых в синхротрон, и
бомбардировать их высокими дозами радиации, чтобы получить
захватывающие по качеству изображения работы их внутренних органов.
Причем это проделать можно было и раньше, еще несколько десятков лет
назад. Но никто раньше так и не додумался осуществить симбиоз физики
и биологии и заглянуть внутрь тела насекомых, хотя возможность для
этого была. Вот как важно комбинировать разные направления науки,
чтобы осуществить прорыв в каком-то направлении!
Ученые надеются использовать синхротрон,
чтобы и дальше исследовать процессы того, как насекомые едят и как
функционируют сложные сердца у жуков.
RSS
