Повышенная волосатость позволила мухам выжить в очень соленой воде
«Щелочные мухи» Ephydra hians смогли выжить в гиперминерализованной воде соленых озер благодаря избыточной (по сравнению с другими видами) волосатости и защитному «восковому» слою на теле, пишут биологи в исследовании, опубликованном в Proceedings of the National Academy of Scinces.
Мух-береговушек Ephydra hians называют «щелочными мухами». Они обитают на западе Северной Америки, по берегам соленых озер, в том числе на озере Моно в Калифорнии. Содержание минеральных солей в этом озере (78 граммов на литр) более чем вдвое превышает их уровень в морской воде (35 граммов на литр). Высокая концентрация солей в воде приводит к ее защелачиванию, поэтому рыба в озере Моно не живет, а из живых организмов в нем обитают бактерии, водоросли и рачки, которые приспособились к экстремальным условиям. «Щелочные мухи» кормятся водорослями, растущими в озере, поэтому им регулярно приходится залезать под воду. Мухи могут проводить в воде до 15 минут и забираться на глубину 4-8 метров. Поэтому оставаться сухими при погружении в воду для них жизненно важно.
Насекомые, чтобы предохраняться от дождя и росы и оставаться сухими, обзавелись защитной оболочкой на теле, состоящей из гидрофобных (отталкивающих воду) веществ, также многие насекомые покрыты многочисленными волосками. Во время погружения между волосками образуются воздушные прослойки, которые препятствуют смачиванию. Такой механизм есть и у E. hians: когда они залезают в соленую воду, у них на волосках образуется воздушный пузырек, который предохраняет их от намокания и служит «внешними легкими». При этом, если в воду, взятую из озера Моно, попадали мухи других видов, они намокали и выбраться из воды уже не могли.
Биологи Флорис ван Брейгель (Floris van Breugel) и Майкл Дикинсон (Michael H. Dickinson) из Калифорнийского технологического института решили выяснить, как «щелочным мухам» удается сформировать воздушный пузырек и выйти сухими из воды. Ученые исследовали мух семи видов, включая E. Hians. Насекомых окунали в дистиллированную воду, в воду озера Моно или в раствор карбоната натрия, Na2CO3 и измеряли силу, с которой мухи погружались в жидкость и выныривали из нее. Карбонат натрия ученые использовали потому, что эта соль есть в воде озера Моно, она присутствует на поверхности воды и затрудняет «щелочным мухам» вход и выход из воды.
Оказалось, что почти все мухи выбирались из воды довольно легко, из соленой воды другие мухи вылезали с бóльшими усилиями, чем «щелочные мухи». А из раствора карбоната натрия никто, кроме E. Hians сухим не вышел.
Чтобы выяснить, как «щелочные мухи» смогли стать «супергидрофобными», исследователи изучили представителей всех семи видов мух с помощью сканирующей электронной микроскопии. E. Hians оказались самыми волосатыми из всех. В среднем, волос у них было на 36 процентов больше, чем у других видов. К тому же, как выяснили ученые, защитная гидрофобная оболочка E. Hians отличается по составу от «восковой» оболочки других мух.
Также исследователи попытались объяснить, почему раствор карбоната натрия обладает повышенными свойствами «смачиваемости». По их мнению, отрицательно заряженные карбонат-ионы (CO32-) на поверхности воды притягивают положительно заряженные ионы на внешней оболочке и волосках мух, и, таким образом, препятствуют образованию воздушной прослойки. Эта гипотеза объясняет роль защитной «восковой» оболочки на теле мух. Экзоскелет насекомых обычно состоит из слабо заряженного хитина, а нейтрально заряженные углеводороды на его поверхности изолируют хитин и поверхность жидкости.
Ранее исследователи нашли в современных домах микроорганизмы, способные выживать в посудомоечных и стиральных машинах, водонагревателях и холодильниках.
Они нам кажутся почти в два раза легче своего реально веса
Исследователи из Великобритании предложили людям сравнить вес их собственных ладоней и грузов, подвешенных к рукам, чтобы выяснить, насколько верно люди оценивают массу своего тела и его частей. Проведенные эксперименты показали, что испытуемые сильно занижают вес собственных кистей — в одном из экспериментов он оказался на 49,4 процента ниже, чем реальный. Результаты опубликованы в Current Biology. Когда мы берем какой-то предмет, его ощущаемый вес связан с чувством усилия — величиной двигательных команд, которые направляются мышцам. За восприятие веса самого нашего тела и его частей тоже отвечает центральная нервная система, но нет конкретных сенсорных рецепторов, которые были бы в этом задействованы. Воспринимаемый вес тела может меняться из-за усталости, анестезии и других факторов. Пациенты, перенесшие инсульт с параличом конечности, часто жалуются на то, что конечность стала тяжелее. Протезы тоже кажутся людям более тяжелыми, хотя часто весят меньше реальной руки или ноги. Элиза Ферре (Elisa R. Ferrè) из Лондонского университета и ее коллеги решили выяснить, как люди воспринимают вес собственной кисти. В трех экспериментах участвовали 60 человек. До начала испытаний каждый участник опускал кисть левой руки, опирающейся на предплечье, на 30 секунд, чтобы оценить ее вес. Затем к уже лежащей на подушке руке крепили браслет, на который подвешивали грузы разной массы. Участники должны были сказать, что ощущалось тяжелее — кисть или груз. Грузом выступали пакетики с рисом, всего их было 16 штук, а их масса составляла от 100 до 600 грамм. В экспериментах ученые использовали психофизическую лестницу. Среднюю массу кисти, согласно ранее проведенным исследованиям, ученые взяли за 400 грамм. Первый подвешенный груз отличался на 200 грамм, то есть его масса составляла 200 либо 600 грамм — в зависимости от того, была лестница нисходящей или восходящей. Массу следующего груза выбирал алгоритм: если участник считал, что груз тяжелее ладони, следующий подвешенный груз был легче, и наоборот. Так спустя какое-то количество испытаний масса грузов начинала колебаться вокруг некоторой цифры — предполагаемой (участником) массы кисти. В первом эксперименте 20 участников просто сравнивали вес кисти и вес груза. Всего с ними провели три блока по 20 испытаний. В конце эксперимента ученые измерили реальную массу кистей участников, посчитав объем вытесненной рукой воды. Средняя масса кисти составила 327,9 грамм. Участникам, однако, казалось, что их кисть весит гораздо меньше: средний ощущаемый вес кисти оказался в среднем на 49,4 процента ниже, чем реальный, — то есть кисть, по мнению испытуемых, весила менее 200 грамм (p < 0,0001). Во втором эксперименте участвовало еще 20 человек. Теперь после серии испытаний ученые попросили людей в течение десяти минут делать упражнения с ручным тренажером, чтобы их кисть устала. Усталость люди оценивали по стобалльной шкале; до начала испытаний она составляла в среднем 10 баллов, а после упражнений — 70. И до, и после упражнений участники воспринимали свои ладони более легкими, чем есть на самом деле. Однако уставшая рука казалась им немного тяжелее, и ощущаемый вес был уже на 28,8 процента ниже реального (p < 0,01), по сравнению с 43,9 процента до упражнений (p < 0,0001). В третьем эксперименте другие 20 участников пытались взвесить свою руку и мешочки с рисом, однако теперь в каждом испытании они чувствовали поочередно и вес кисти, и вес груза. Независимо от того, что они взвешивали первым, рука все равно казалось им легче, чем она есть на самом деле — в среднем на 33,4 процента (p < 0,001) Исследователи предположили, что такое искажение восприятия, возможно, помогает нам сравнивать массы двух предметов, которые мы берем в обе руки. Если один предмет весит 400 грамм, а другой 500, и к ним добавляется еще и масса самих рук (около 3 килограмм), то распознать, что тяжелее, а что легче, будет сложно. Таким образом, перцептивное «вычитание» веса собственных конечностей может улучшить восприятие веса самих предметов. Также авторы считают, что занижение ощущаемого веса тела — механизм, который помогает нервной системе модулировать активность, или, наоборот, отдых. А воспринимаемый вес предметов можно изменить в виртуальной реальности. Например, если предмет движется медленнее, чем рука, он будет казаться немного тяжелее. А еще более тяжелыми виртуальные объекты станут, если надеть на запястья вибрирующие ремешки.