Морские пауки перемещают кислород с помощью кишечника (а не сердца)

Большинство животных для циркуляции крови и кислорода по телу зависит от бьющегося сердца. Однако исследователи, сообщающие в Current Biology 10 июля, обнаружили, что морские пауки используют странную альтернативу: они перемещают кровь и кислород по большей части тела, сокращая свой кишечник.

Исследователи отмечают, что кишечник морских пауков сам по себе необычен.

"В отличие от нас, с нашим централизованным кишечником, ограниченным одной полостью тела, кишечник морских пауков многократно разветвляется, и его участки проходят до конца каждой ноги", — говорит Х. Артур Вудс из Университета Монтаны. — "По сути, кишечник морских пауков 'заполняет пространство' и присутствует повсюду в их телах, так же как наша кровеносная система заполняет пространство и присутствует повсюду".

Как же они используют эту разветвлённую систему для перемещения жидкостей? Ответ — перистальтика кишечника. Человеческий кишечник также использует перистальтику — волны непроизвольного сокращения и расслабления мышц — для перемещения содержимого. У морских пауков, поглощающих кислород прямо через кутикулу, перистальтические волны гораздо более энергичны, чем требуется для пищеварения.

Вудс и коллеги сделали это открытие после антарктической миссии по изучению феномена "полярного гигантизма". Учёные давно наблюдали, что полярные виды, включая гигантских морских пауков, имеют более крупные тела, чем их умеренные или тропические родственники. Это вызывает вопросы о том, как полярные виды справляются с базовыми процессами жизнедеятельности, включая получение достаточного количества кислорода.

Морские пауки — удобный объект для изучения, потому что они "очень худые, и с помощью микроскопа можно легко заглянуть внутрь их тел", говорит Вудс. Во время первого сезона на станции Мак-Мердо он провёл "много времени, просто наблюдая за потоками крови и кишечника у морских пауков".

Он быстро понял, что сердца морских пауков бьются очень слабо и не перемещают кровь за пределы центральной части тела. В то же время их кишечник демонстрировал очень сильные и организованные волны перистальтических сокращений.

"Моим моментом озарения стала мысль, что, возможно, всё это перемешивание крови и кишечника связано не с пищеварением, а с транспортом дыхательных газов", — говорит он.

Серия экспериментов и наблюдений над 12 видами морских пауков с использованием видеомикроскопии трассеров в гемолимфе и кишечнике, а также экспериментальное воздействие на способность кишечника сокращаться позволили проверить и подтвердить эту гипотезу.

Исследователи отмечают, что результаты подчёркивают огромное эволюционное разнообразие решений проблем, с которыми сталкиваются все животные. Неясно, возник ли пространственно-заполняющий кишечник морских пауков изначально для пищеварительных функций, а дыхательные преимущества появились позже, или наоборот.

Вудс считает, что будущие находки окаменелостей могут помочь понять эволюционное происхождение необычной дыхательной стратегии этих животных. Также стоит изучить транспорт газов у других современных членистоногих со схожим сложным кишечником.