Учёные обнаружили ранее неизвестное прыгающее поведение у личинок жуков

Исследователи обнаружили прыгающее поведение, совершенно новое для личинок насекомых. Есть свидетельства, что оно встречается у ряда видов — мы просто не замечали его раньше.

Ранее незарегистрированное поведение наблюдается у личинок вида жуков-катеровидок (Laemophloeus biguttatus). Личинки способны подпрыгивать в воздух, сворачиваясь в петлю во время прыжка вперёд. Уникальность этих прыжков заключается в механизме их осуществления.

«Прыжки вообще чрезвычайно редки для личинок жуков, а механизм, который они используют для совершения прыжков, — насколько мы можем судить — ранее не был зарегистрирован ни у каких личинок насекомых», — говорит Мэтт Бертоне, автор статьи об открытии и директор Клиники болезней растений и насекомых Университета штата Северная Каролина.

Другие насекомые, способные на мощные прыжки, используют механизм «приводной пружины с защёлкой». Это означает, что они сцепляют две части тела, пока насекомое прикладывает силу, накапливая значительное количество энергии. Затем насекомое расцепляет эти части, высвобождая всю энергию сразу для прыжка.

«Что делает L. biguttatus столь примечательным, так это то, что он совершает эти прыжки без сцепления двух частей тела, — говорит Бертоне. — Вместо этого он использует когти на ногах, чтобы цепляться за грунт, накапливая потенциальную энергию. Когда когти отпускают грунт, эта потенциальная энергия преобразуется в кинетическую, запуская личинку вверх».

Открытие поведения было отчасти случайным. Бертоне собрал образцы насекомых с гнилого дерева рядом со своей лабораторией для фотографирования и заметил, что личинки этих жуков, похоже, подпрыгивают.

Бертоне и соавтор статьи Адриан Смит решили заснять поведение на видео, чтобы лучше рассмотреть происходящее. Именно тогда они начали понимать, насколько оно необычно. Смит — доцент-исследователь биологических наук в NC State и руководитель Лаборатории исследований эволюционной биологии и поведения в Музее естественных наук Северной Каролины.

«То, как прыгали эти личинки, сначала впечатлило, но мы не сразу поняли, насколько это уникально, — говорит Бертоне. — Мы показали записи нескольким экспертам по жукам по всей стране, и никто из них раньше не видел такого прыгающего поведения. Тогда мы осознали, что нужно внимательнее изучить, как именно личинка это делает».

Чтобы определить механизм прыжков L. biguttatus, исследователи снимали их на скорости до 60 000 кадров в секунду. Это позволило зафиксировать все внешние движения, связанные с прыжком, и показало, что ноги, по сути, создают механизм защёлкивания с грунтом.

Исследователи также провели оценку мышечной массы, чтобы выяснить, могут ли личинки прыгать, используя только мышцы, а не механизм накопления энергии. Оказалось, что у личинок недостаточно мышц, чтобы забрасывать себя в воздух так далеко и быстро, как было заснято. Следовательно, зацепление за грунт — единственный способ, которым личинки могут совершать свои воздушные трюки.

Тем временем в несвязанном видео о прыгающих личинках мух Смит включил короткий клип с прыжками L. biguttatus. Это видео увидел исследователь из Японии Такахиро Ёсида, который наблюдал похожие прыжки у личинок другого вида жуков — Placonotus testaceus, но не публиковал данные об этом поведении.

«У нас нет высокоскоростной съёмки P. testaceus, но имеющиеся видеодоказательства из лаборатории Ёсиды позволяют предположить, что это ранее неизвестное поведение встречается у двух разных родов, которые даже не являются близкородственными», — говорит Бертоне.

«Это поднимает множество вопросов. Поведение развивалось независимо? Встречается ли оно у других видов жуков? Эти роды более близкородственны, чем мы предполагали ранее? Здесь предстоит много интересной работы».

Статья «A Novel Power-Amplified Jumping Behavior in Larval Beetles (Coleoptera: Laemophloeidae)» будет опубликована в открытом доступе в журнале PLOS ONE 19 января. Соавторами статьи являются Ёсида (Токийский столичный университет), Джошуа Гибсон (Университет Иллинойса в Урбане-Шампейне) и Эйнсли Сиго (Музей естественной истории Карнеги).