Учёные использовали рентген и высокоскоростную камеру для изучения быстрых взмахов крыльев насекомых

Два исследователя из Японского института исследований синхротронного излучения обнаружили свидетельства того, что пчёлы используют механизм сокращения крыловых мышц, общий с позвоночными. Для этого они применили рентгеновское излучение и высокоскоростные камеры. Результаты работы Хироюки Ивамото и Наото Яги опубликованы в журнале Science.

• Загадка скорости. Мышцы позвоночных сокращаются при связывании ионов кальция с тропонинами на белке актине. Это приводит к повороту филаментов актина, обнажению головок моторного белка миозина и последующему сокращению. Этот процесс слишком медленный для объяснения сверхбыстрых взмахов крыльев насекомых, хотя основные компоненты мышц у них схожи. Известно, что крылья насекомых колеблются почти спонтанно, но механизм этого оставался неясным.

• Экспериментальная установка. Учёные закрепили живого шмеля на металлической трубке и подсветили его сзади. Сбоку на насекомое направлялся источник рентгеновского излучения. Две камеры (одна — спереди, вторая — сбоку, за вакуумной трубкой и усилителем изображения) позволили одновременно фиксировать внешние и внутренние элементы крылового аппарата с частотой 40 кадров на один взмах.

• Ключевое открытие. Анализ данных показал, что головки миозина в мышце поворачиваются при растяжении, что позволяет им прочнее связываться с актином. Это указывает, что взаимодействие миозина и актина является базовым свойством как для колебания мышц у пчёл, так и для их активации у позвоночных.

Эксперимент не даёт полного объяснения тому, как именно насекомые инициируют колебания крыльев, но проливает новый свет на загадку, которую учёные пытаются разгадать несколько десятилетий.