Как куколки бабочек крепятся к веткам во время метаморфоза?
Исследование, опубликованное в ACS Biomaterials Science & Engineering, показывает, что гусеницы, несмотря на слабые и тонкие отдельные шелковые нити, мастерски сплетают из них опорные структуры для куколки, напоминающие застежки-липучки и многожильные страховочные тросы.
В стадии гусеницы бабочки используют шелк для создания страховочных тросов, связывания листьев в укрытия и плетения шелкового «коврика», за который цепляются во время метаморфоза.
При формировании куколки гусеницы используют особый отросток — кремастер, который захватывает этот шелковый коврик и прикрепляет куколку к ветке. Некоторые виды дополнительно сплетают специальный «ремень безопасности» вокруг своего грудного отдела.
Исследование силы и структуры шелка
Ученые вырастили два вида бабочек — Danaus chrysippus и Papilio polytes — и два вида шелкопрядов, позволив им сформировать куколки и коконы соответственно. Были собраны и проанализированы шелковые нити, крепящие куколки к веткам или образующие коконы.
Результаты:
- Шелк бабочек оказался тоньше и слабее, чем шелк шелкопрядов.
- Анализ основных структурных белков показал, что в шелке бабочек меньше бета-слоистых структур, что, вероятно, и обуславливает его относительную слабость.
Уникальные стратегии усиления
Несмотря на слабость отдельных нитей, оба вида бабочек используют особые стратегии:
- Кремастер как застежка-липучка: Отросток кремастер прикрепляется к шелковому коврику, а крючкообразная форма его зацепок обеспечивает надежное сцепление.
- «Ремень безопасности» из жгутов: При формировании шелкового пояса гусеницы сплетают вместе примерно 20 отдельных нитей в жгут, что увеличивает его прочность в восемь раз.
Эти результаты объясняют уникальные стратегии, которые гусеницы используют для надежной фиксации до момента своего превращения в бабочку.