Секреты паутины раскрыты

Исследователи из Университета Джонса Хопкинса выяснили, как именно пауки плетут паутину. Они использовали ночное видение и искусственный интеллект, чтобы отслеживать и записывать каждое движение всех восьми ног пауков, работающих в темноте.

Созданный ими «плейбук» или алгоритм строительства паутины позволяет по-новому понять, как существа с мозгом, размером в доли человеческого, способны создавать структуры такой элегантности, сложности и геометрической точности. Результаты, уже доступные онлайн, будут опубликованы в ноябрьском номере журнала Current Biology.

«Мы определили всю хореографию строительства паутины, чего никогда не делали для какой-либо животной архитектуры с таким высоким разрешением», — сказал старший автор работы Эндрю Гордус, поведенческий биолог.

Пауки, плетущие паутину вслепую, используя только осязание, веками очаровывали людей. Не все пауки строят сети, но те, что строят, входят в число видов, известных своими архитектурными творениями, наряду со строящими гнезда птицами и рыбами-фугу, создающими сложные песчаные круги во время спаривания.

Команда изучала паука-кругопряда (hackled orb weaver), обитающего на западе США и достаточно маленького, чтобы уместиться на кончике пальца. Чтобы наблюдать за пауками во время их ночной работы, лаборатория создала арену с инфракрасными камерами и инфракрасным светом. В этой установке они каждую ночь наблюдали и записывали, как шесть пауков строят сети. Они отслеживали миллионы индивидуальных движений ног с помощью программного обеспечения машинного зрения, специально разработанного для обнаружения движений конечностей.

«Даже если вы ведете видеозапись, это очень много ног для отслеживания в течение долгого времени у многих особей», — сказал ведущий автор Абель Корвер. «Мы обучили программное обеспечение машинного зрения определять позу паука, кадр за кадром, чтобы мы могли задокументировать всё, что делают ноги для постройки всей паутины».

Они обнаружили, что поведение при строительстве паутины очень похоже у разных пауков. Исследователи смогли предсказать, над какой частью сети работает паук, просто увидев положение его ноги.

«Даже если конечная структура немного отличается, правила, которые они используют для постройки сети, одинаковы», — сказал Гордус. «Они все используют одни и те же правила, что подтверждает, что эти правила закодированы в их мозге. Теперь мы хотим знать, как эти правила закодированы на уровне нейронов».

Будущая работа лаборатории включает эксперименты с психоактивными веществами, чтобы определить, какие цепи в мозге паука отвечают за различные этапы строительства паутины.

«Паук увлекателен, — сказал Корвер, — потому что у этого животного мозг построен на тех же фундаментальных строительных блоках, что и наш собственный, и эта работа может дать нам подсказки о том, как мы можем понять более крупные мозговые системы, включая человека».