Скорпионы укрепляют клешни и жало цинком и железом

Учёные изучили 18 видов скорпионов с помощью рентгеновской микроаналитики. Те, у кого жёсткие клешни, экономят цинк на жалах. Те, у кого длинные тонкие клешни, вкладывают цинк в них, но не в жало. Металлы распределены не случайно

Скорпионов всегда изучали как специалистов по ядам. Но недавнее исследование, опубликованное в Journal of The Royal Society Interface, показало, что их оружие устроено сложнее. Скорпионы не просто полагаются на токсины. Они укрепляют свои клешни и жала металлами — цинком, железом, марганцем и кальцием, распределяя их в точных узорах.

Компромисс между двумя инструментами

У скорпиона два основных оружия: жало, впрыскивающее яд, и клешни, захватывающие и дробящие добычу. Исследователи задались вопросом: если скорпион вкладывает ресурсы в одно оружие, снижает ли он вложения в другое? Ответ: да.

Цинк показал чёткую картину. У видов с богатыми цинком клешнями жало часто бедно цинком. У других — наоборот. Добавление металлов в тело требует энергии. Скорпион не может максимизировать оба оружия одновременно, поэтому эволюция смещает баланс в зависимости от стиля охоты.

Железо — привилегия опасного семейства

Железо появлялось в основном в зубцах клешней и преимущественно в одном семействе — Buthidae. В него входят многие опасные виды, включая смертоносных жёлтых скорпионов (смертельный охотник). Эта картина, вероятно, возникла миллионы лет назад, когда эта линия отделилась от других. С тех пор железо остаётся ключевой особенностью конструкции их клешней.

Граница, где ломаются жала

Жало показало одну из самых поразительных особенностей. Металлы концентрируются на самом кончике — там, где происходит проникновение. Но на полпути они резко прекращаются. Это создаёт границу между твёрдым и мягким материалом. Интересно, что многие сломанные жала в музейных коллекциях ломаются именно в этом месте. Граница действует как зона концентрации напряжений.

Тонкие клешни используют цинк по-другому

Один из неожиданных результатов касался формы клешней. Тонкие длинные клешни (которые слабее) содержат больше цинка, чем толстые мощные. Это противоречит ожиданиям — казалось бы, сильным клешням нужно больше укрепления. Но данные показывают: слабые клешни полагаются на металл в ключевых точках, чтобы оставаться эффективными.

Цинк может делать больше, чем просто увеличивать твёрдость. Он также может повышать износостойкость и долговечность. Это помогает длинным клешням захватывать добычу и удерживать её до укола жалом.

Металлы внутри протоков яда

Внутри некоторых жал протоки, по которым течёт яд, были выстланы цинксодержащим материалом. Возможно, это не только для прочности. Цинк играет роль в некоторых ферментах, входящих в состав яда. Его присутствие рядом с путями доставки яда может помогать химическим процессам во время укола.

Загадка происхождения металлов

Учёные не знают, как скорпионы собирают эти металлы. Диета, вероятно, играет роль, но детали неясны. Состав почвы и среда обитания могут влиять на доступность металлов. Возраст и стадия жизни также могут менять картину.

Скорпионы существуют более 300 миллионов лет. За это время они оттачивали и яд, и структуру своего тела.

Вопрос в том, как они научились извлекать цинк и железо из окружающей среды, концентрировать их в нужных местах и создавать границы, по которым оружие ломается именно там, где нужно. И почему у одних видов жёсткие клешни, но слабое жало, а у других — наоборот. И что это говорит об их пищевых предпочтениях, которых никто никогда не изучал.