Раскрыт "эффект Человека-паука" у бархатных червей

Многие животные и даже некоторые хищные растения используют резкие и быстрые движения в различных ситуациях, например, при нападении на добычу, или наоборот, для защиты от хищника и отвлечения внимания перед бегством. Природа изобрела для этого множество удивительных механизмов. Например, язык хамелеона, который молниеносно захватывает жертву благодаря необычной конфигурации мышц.

Довольно часто в ходе атаки или защиты различные виды используют в качестве снарядов жидкости. Так рыбы брызгуны сбивают струёй воды зазевавшихся насекомых, а плюющиеся кобры выпрыскивают свой яд как из шприца прямо в глаза жертвы.

При этом, когда животным необходимо произвести что-то большее, чем струю воды, летящую по обычной дуге, необходимы резкие движения головой и определённая степень контроля над процессом. Довольно сложно представить себе наличие таких развитых способностей у медлительных червей.

И, тем не менее, представители типа онихофоры или бархатные черви обладают секретным оружием, которое разрушает эти стереотипы. Во время охоты под покровом ночи, когда ничего не подозревающий сверчок или термит спешит по своим делам, онихофоры на большой скорости выпускают две струи липкой слизи из отверстий на голове. В процессе полёта вязкая субстанция колеблется, образуя целую ловчую сеть, которая захватывает и полностью обездвиживает добычу.

Команда исследователей из Гарвардской школы инженерных и прикладных наук (SEAS), а также университетов Чили, Коста-Рики и Бразилии впечатлились этой буквально мгновенной атакой червя. Они решили изучить онихофор во всех отношениях, не ограничивая себя биологией и затрагивая математику, экспериментальную физику, а также гидродинамику.

Устройство "метательного орудия" червя можно представить себе как большой шприц, узкий конец которого оборудован эластичной гофрированной трубочкой. В ходе "стрельбы" слизь поднимается из резервуаров в основании "шприца", где она производится и хранится, к его наконечникам на голове животного, которые называют сосочками.

Благодаря такому устройству, даже медленное и нежное давление на хранилище позволяет слизи вылетать с большой скоростью и силой, а форма и упругость сосочков обеспечивает распыление субстанции, как из садового шланга, которым размахивают. При этом проходы на голове онихофор составляют всего лишь от 50 до 200 микрометров в диаметре.

"Геометрия системы позволяет червю пускать струи очень быстро и охватывать широкую область при распылении, — рассказывает в пресс-релизе Гарвардского университета ведущий автор исследования доктор Андрес Конча (Andres Concha). – Это магия".

Разобравшись в особенностях анатомии онихофор и структуре ткани "шприца", исследователи описали новый тип гибкой микрожидкостной системы, которая позволит выпускать струи широкого распыления. Учёные считают, что подобная конструкция может быть использована для получения мелких капель, волокнистых сеток или для смешения нескольких веществ, как в лаборатории, так и на производстве.

Детальное изучение бархатных червей выявило целый ряд новых вопросов для будущих исследований. Во-первых, большой интерес вызывает слизь онихофор, которая, скорее, похожа на клей, полностью сковывающий движение всего через 7 секунд, оставаясь при этом эластичным.

Исследователи надеются, что им удастся воспроизвести состав субстанции с помощью синтетических компонентов.

Учёные также озадачились вопросом эволюции разбрызгивающего механизма, поскольку он характерен для всего разнообразия видов бархатных червей, хотя они сильно отличаются по размеру. Более того, даже у ювенильных (подрастающих) особей, размером около 2,5 сантиметров система выпуска слизи работает так же хорошо, как и у взрослых экземпляров, длиной около 23 сантиметров.

Более подробно с результатами исследования и выводами учёных можно ознакомиться, прочитав статью, которая опубликована в открытом доступе в издании Nature Communications.