Ножной шелк пауков-птицеедов

Мексиканский огнеколенный паук-птицеед Brachypelma auratum (фото К. Ринд)
Пауки синтезируют паутину, это известно всем. Некоторые виды сооружают из нее ловчие сети невероятной красоты и сложности, другие отделывают шелковой нитью норку или упаковывают в нее яйца. Паук вырабатывает паутину в специальных брюшных железах, откуда она выходит через отверстия спиннереты на заднем конце тела. Но недавно специалистам пришлось пересмотреть эти канонические понятия. Оказалось, что пауки-птицееды имеют паутинные железы не только на брюшке, но и на ногах. «Лапный шелк» предохраняет их от падения с вертикальных поверхностей.
Чилийский розовый птицеед Grammostola rosea (http://s732.photobucket.com)
Каждый человек видел, как паук бегает по стеблям, стенам или потолку. На ровной поверхности животное удерживают крючочки и миллионы крошечных щетинок, которыми покрыты его лапки. Они не «вгрызаются» в гладкий материал, но максимально усиливают межмолекулярное (ван-дер-ваальсово) взаимодействие паука с поверхностью и не дают ему упасть. Однако ван-дер-ваальсово взаимодействие способно удержать только небольшое животное. А взрослые птицееды крупных видов весят до 50 г, и никакие щетинки их не удержат. Между тем это создания хрупкие и деликатные и, упав с большой высоты, разобьются. А они и лазают, и не падают. Парадокс, причем легко наблюдаемый. Пауки-птицееды — популярные домашние животные, свободно продаются в зоомагазинах и обитают у многих любителей в террариумах, поэтому представляют собой доступный объект исследования. Вот ученые и исследуют.

В 2006 г. немецкий биолог Станислав Горб (Stanislav N Gorb) из Института Макса Планка (Evolutionary Biomaterials Group, Max Planck Institute for Metals Research) и его коллеги из Германии и США работали с коста-риканским «зебровым» птицеедом Aphonopelma seemanni. Ученые обнаружили, что паук оставляет на стекле террариума отпечатки из тончайших шелковых нитей. Когда птицеед начинает скользить, его лапы выделяют небольшое количество вязкого шелкового секрета, который быстро твердеет и прилипает к поверхности. Шелк действует, как страховочный трос.

Фотография ноги крупным планом, оптический микроскоп. Нити паутины помечены белыми стрелками (фото из JEB)
Эта история наделала много шума, но три года спустя результаты С. Горба опроверг уругвайский энтомолог Фернандо Перес-Милес (Fernando Perez-Miles). Его «зебровый» птицеед на стекле не следил. Более того, Перес-Милес запечатал птицееду спиннереты и обнаружил, что в таком состоянии бедное животное никакого шелка ниоткуда не выделяет. Ученый предположил, что в экспериментах Горба паук просто испачкал лапы в паутине, попавшей из брюшных желез. На том и порешили, однако в 2011 г. к проблеме птицеедов на стекле вернулась английская исследовательница Клэр Ринд (Claire Rind) из университета Ньюкастла (Newcastle University). Она подключила к работе троих аспирантов, и вместе они начали разбираться, как же большие пауки лазают по гладкой вертикальной стенке.

Ученые купили в зоомагазине трех чилийских розовых птицеедов Grammostola rosea и по одному сажали в чистейший стеклянный аквариум. Аквариум медленно поворачивали, пока пол не становился стеной. Все пауки при этом удержались на стеклянной поверхности и не упали, несмотря на то, что аквариум даже слегка потряхивали. Правда, птицееды при этом немного съезжали вниз, но оставались на стенке.

Паутинные щетинки под сканирующим микроскопом (фото из JEB)
Невооруженным глазом Ринд ничего на стекле не увидела, но, взглянув в световой микроскоп, обнаружила крошечные нити шелка, приставшие к стенке там, где «крепился» паук. Нити были тоньше эритроцита и тянулись в направлении, в котором скользили птицееды. На следующем этапе ученым пришлось доказывать, что шелк не попал на паучьи ноги из брюшных паутинных желез. Тут помогла видеосъемка, которую проводили во время эксперимента. Исследователи проанализировали запись кадр за кадром и убедились, что источник шелка на стекле — именно ноги. Следовательно, их и надо дальше изучать.

В процессе роста молодые пауки несколько раз за год сбрасывают внешний хитиновый покров. У Клэр Ринд жил мексиканский огнеколенный паук-птицеед Brachypelma auratum по кличке Флаффи (Пушистик), и она сохранила все шкурки, сброшенные пауком во время линек. Эти шкурки рассмотрели в микроскоп и углядели на лапках микроскопические тончайшие шелковые ниточки, приставшие к щетинкам.

Капелька шелка на паутинной щетинке (фото из JEB)
В распоряжении исследователей были шкурки не только Флаффи, но и двух других видов птицеедов: чилийского розового и индийского декоративного Poecilotheria regalis. Их рассмотрели с помощью сканирующего электронного микроскопа и увидели особые «паутинные щетинки», ребристые и конические, которые возвышались над щеточкой обычных волосков, густо покрывающих паучьи лапки. Ширина этих щетинок, которые д-р Ринд назвала спиготами (spigot), составляет около 0,01 мм. На кончике каждой паутинной щетинки есть отверстие, из которого выделяется шелк. Исследователям даже удалось сфотографировать застывшую паутинную капельку около 20 мкм в диаметре.
Индийский декоративный птицеед Poecilotheria regalis (www.bighairyspiders.com)
Спиготы выше остальных волосков, что позволяет им вырабатывать шелк, не заплетая паутиной густую ножную щетинку. Они расположены таким образом, чтобы не мешать обычным волоскам касаться поверхности, и ребристые, чтобы не помялись при ходьбе. Ранее считали, что это теплочувствительные волоски. Но теперь исследователи доказали, что птицееды действительно могут выделять паутину из ног. Поскольку три изученных вида пауков находятся друг с другом в весьма отдаленном свойстве, исследователи предположили, что продукция «ножного шелка» для птицеедов — довольно обычное дело. Но если так, то почему Перес-Милес ничего не обнаружил? По мнению К. Ринд, он неправильно поставил эксперимент: поместил пауков в слишком мелкий ящик и ни разу его не встряхнул. В таких условиях птицеедам ничего не угрожало, потому они и не синтезировали шелк. Им вполне хватало щетинок и коготков. Паутинные щетинки на лапках птицеедов напоминают шелковые железы на брюшке первых пауков, живших 386 млн лет назад. Возможно, птицееды представляют собой связующее звено между древними пауками и современными видами, плетущими большие сложные сети. Клэр Ринд полагает, что способность прясть шелк ногами могла возникать у крупных пауков несколько раз в ходе эволюции, чтобы помочь им поддерживать увесистую тушку. Если это так, то самые мелкие птицееды, а некоторые в длину меньше миллиметра, не должны иметь «паутинных щетинок», но это пусть проверяют другие исследователи.
Коста-риканский «зебровый» птицеед Aphonopelma seemanni (http://en.wikipedia.org)
И последнее. Если вы обратитесь к первоисточникам, то увидите, что авторы статей называют пауков-птицеедов тарантулами. Пусть это не смущает читателя. Термин «тарантулы» используют для обозначения двух разных семейств отряда пауков — и тарантулов, и птицеедов. Конечно, при этом возникает определенная путаница, но названия видов позволяют во всем разобраться.

Rind, Birkett, Duncan & Ranken. 2011. Tarantulas cling to smooth vertical surfaces by secreting silk from their feet. Journal of Experimental Biology http://dx.doi.org/10.1242/jeb.55 657

Gorb, Niederegger, Hayashi, Summers, Vatsch & Walther. 2006. Biomaterials: Silk-like secretion from tarantula feet. Nature http://dx.doi.org/10.1038/44 3407a

Perez-Miles, Panzera, Ortiz-Villatoro & Perdomo. 2009. Silk production from tarantula feet questioned. Nature http://dx.doi.org/10.1038/nature08404

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Связанные статьи

avatar
  Подписаться  
Уведомление о

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: