Как очень голодные гусеницы растут и растут и не болеют

В вашем саду может жить существо, которое съедает в пять раз больше своего веса каждый день и вырастает в тысячу раз за несколько недель. Это прожорливое существо — гусеница. Человечество теряет 470 миллиардов долларов продовольствия ежегодно из-за вредителей сельскохозяйственных культур, таких как гусеницы.

Рост гусеницы

Гусеницы превращаются в бабочек и мотыльков — важных опылителей. Чтобы вырасти в тысячу раз за недели, питаясь только листьями, гусеницы создают в кишечнике коррозионную среду с очень высоким pH, похожую на коммерческие чистящие средства. Растения также производят токсичные химические вещества для защиты. Несмотря на это, гусеницы растут очень быстро.

Ключ к этому — эффективное выделение отходов (мочеиспускание и дефекация). До недавнего времени процесс мочеиспускания у насекомых изучался на комарах и мухах, но не на гусеницах.

Конструкция "почек" гусеницы

Исследователи из лаборатории Майкла О'Доннелла в Университете Макмастера изучали выделительную систему гусениц. Их "почки" — выросты кишечника, называемые мальпигиевыми трубочками, — имеют несколько адаптаций.

Они сложнее, чем у других насекомых, и ближе по сложности к человеческим почкам, чем к почкам взрослых бабочек того же вида. Обычно почкам животных для вывода токсичных отходов нужна вода из крови.

Адаптации гусениц:

• Их почки соединены с кишечником, что позволяет извлекать воду из пищи, а не из крови.
• Более того, почки переносят часть этой кишечной воды в кровь, что способствует быстрому росту.
• Если воды в кишечнике недостаточно, почки быстро переключаются на использование воды из крови. Этот переключатель использует механизмы, похожие на те, что работают в мышцах и нервах.
• Почки гусениц могут рециркулировать одну и ту же воду для вывода отходов несколько раз, минимизируя потери воды.

Значение исследования

Понимание работы высокоэффективных почек гусениц может помочь в разработке методов борьбы с их питанием на наших культурах. Важно, что почки гусениц отличаются от почек других животных (включая человека, пчел и птиц). Это позволит создать стратегии контроля, которые не затронут других обитателей той же среды.

В условиях проблем с продовольствием важно понимать, как защитить урожай. Изучение того, как гусеницы "мочатся", поможет сократить ежегодные потери в 470 миллиардов долларов.