Светящиеся гениталии многоножек помогают учёным различать виды

Иногда разные виды животных легко отличить по форме или окраске. В других случаях они выглядят почти идентичными. Тогда учёные прибегают к методам вроде анализа ДНК. Исследователи из Филдовского музея обнаружили, что для изучения почти одинаковых многоножек иногда достаточно посветить на них ультрафиолетовой лампой: под УФ-светом гениталии разных видов светятся разными цветами.

"Эта статья обобщает и синтезирует то, что мы знаем об этих видах североамериканских многоножек", — говорит Петра Сирвальд, куратор музея и ведущий автор статьи в Zoological Journal of the Linnean Society.

Многоножки — членистоногие, родственники сороконожек и дальние родственники пауков и насекомых. У них много ног, но не "тысяча", как следует из названия: у изученных видов рода Pseudopolydesmus их около 70. Эти виды распространены на востоке США, от Канады до Флориды, где живут в лесной подстилке. Они невзрачны: длиной около 1,3 см, с коричневым экзоскелетом. Но их гениталии более примечательны.

Сперма самцов многоножек выходит из отверстия за второй парой ног. Их седьмая пара ног — гоноподы — специально приспособлена для переноса спермы к вульвам самки. "Мы предполагаем, что самец окунает гоноподы в свою эякулят (голубоватую жидкость), а затем ищет самку, перенося сперму на гоноподах", — объясняет Сирвальд. Гоноподы имеют специальные структуры, похожие на щетинки зубной щётки. Различия между гоноподами разных видов становятся ещё более яркими под УФ-светом.

Идея использовать УФ-свет пришла из предыдущих исследований, показавших, что другие членистоногие светятся в таких условиях. При воздействии УФ-излучения энергия света взаимодействует с особыми белками в экзоскелете, вызывая флуоресценцию. "Мы обнаружили, что многие генитальные части многоножек флуоресцируют под УФ-светом, и разработали метод визуализации", — говорит Сирвальд.

Сфотографировать светящиеся гениталии сложно: многоножки и их гениталии очень малы. Использование сканирующего электронного микроскопа не подходило, так как многие экземпляры были старыми (самый старый собран в 1887 году) и ценными. Соавтор Стефани Уэр разработала новый метод съёмки.

"Мы используем камеру на моторизованном подъёмнике, который позволяет двигать её к образцу крошечными шагами. С каждым движением в фокус попадает новая часть образца, и делается снимок. В итоге получается от 10 до 70 снимков, а специальное программное обеспечение "сшивает" их в одно полностью сфокусированное изображение. Мы получаем детальные изображения, не повреждая образцы", — объясняет Уэр.

На полученных фотографиях детали стали видны лучше. У одних видов гениталии светились разными цветами, у других — УФ-подсветка делала более заметными части разной формы.

Причина, по которой у многоножек развились светящиеся гениталии, неясна. "Многоножки плохо видят, не различают изображений. Я не знаю, видят ли они цвет. Думаю, флуоресценция — это артефакт или побочный продукт кутикулы, покрывающей гонопод. Возможно, она делает кутикулу прочнее, но мы этого не понимаем", — говорит Сирвальд.

Несмотря на загадку, учёные уже используют это явление для различения видов. Анализ фотографий позволил разделить образцы на восемь отдельных видов — на четыре меньше, чем признавалось ранее. "В некотором смысле, это противоположность описанию нового вида — мы смогли объединить некоторые, которые не должны были быть разделены", — отмечает Сирвальд.

Правильное различение видов важно. "Одна из польз исследования многоножек — их использование как индикаторов состояния окружающей среды. Собирая их и отслеживая распределение видов во времени, мы можем изучать климатические и экологические изменения. Многоножки важны для экосистем: они — редуценты, высвобождающие питательные вещества из гниющей листвы обратно в почву", — объясняет Сирвальд.

И, помимо практического применения, "Мы занимаемся этим исследованием, потому что оно рассказывает нам о том, как устроен мир".