Гусеницы плетут шелковистые ковры и структуры, похожие на ремни безопасности, чтобы защитить себя во время метаморфоза. Источник: ACS Biomaterials Science & Engineering (2024). DOI: 10.1021/acsbiomaterials.4c00237
Большинство из нас узнали о метаморфозе бабочек еще в детстве: извивающаяся гусеница линяет, образуя жесткую куколку, и превращается в прекрасную бабочку. Но как именно куколки остаются на месте, пока внутри них развивается бабочка?
Исследование опубликовано в ACS Biomaterials Science & Engineeringпоказывает, что, несмотря на то, что их шелка сами по себе слабы и тонки, гусеницы умело прядут их в опорные структуры куколок, напоминающие застежки-липучки и многожильные страховочные тросы.
Шелк — это натуральное волокно на основе белка, которое обычно ассоциируется с шелкопрядами, но его также производят другие насекомые, включая бабочек. На стадии гусеницы бабочки используют шелк для прядения тросов, чтобы защитить себя от падений, связывая пучки листьев, чтобы прятаться в них, и ткут маленькие шелковые коврики, чтобы цепляться за них во время метаморфоза.
При формировании куколки гусеницы используют специальную структуру, похожую на руку, называемую кремастером, которая может схватить этот шелковый ковер и прикрепить его к ветке. Некоторые виды бабочек идут еще дальше и плетут вокруг своей груди специальный ремень безопасности для дополнительной безопасности.
Но насколько прочен этот шелк, и какие структуры составляют эти ремни безопасности и шелковые ковры? Цинъю Ся, Чжаомин Дун и коллеги вырастили несколько гусениц и выяснили.
Исследователи вырастили два вида бабочек — Danaus chrysippus (обыкновенный тигр) и Papilio polytes (мормон обыкновенный) — и два вида шелкопрядов, которым они позволили сформировать куколки или коконы соответственно. Команда собрала шелковые нити, которые прикрепляли куколки к веткам или образовывали коконы, и измерила диаметры и прочность на разрыв. Они обнаружили, что шелк бабочек был тоньше и слабее шелкопряда.
Когда были проанализированы основные структурные белки в шелках, исследователи увидели, что шелк бабочек имеет меньше бета-листовых структур по сравнению с шелкопрядом, и это, вероятно, способствует его относительной слабости.
Несмотря на это, команда обнаружила, что оба вида бабочек применяют уникальные стратегии, чтобы максимально использовать свой шелк. Кремастерный придаток прикрепляется к шелковому ковру так же, как застежка-липучка, а якорная форма крючков кремастера обеспечивает надежную связь.
При формировании своих шелковых ремней безопасности гусеницы скручивают вместе около 20 различных нитей в форму, похожую на веревку, что увеличивает ее прочность в восемь раз. Исследователи говорят, что их результаты помогают объяснить уникальные стратегии, которые гусеницы используют, чтобы оставаться в безопасности и защищенности до тех пор, пока они не появятся в своих конечных формах бабочки.
Дополнительная информация: Мэнъяо Лу и др., Как бабочки используют шелк для прикрепления своих куколок к деревьям?, ACS Biomaterials Science & Engineering (2024). DOI: 10.1021/acsbiomaterials.4c00237
Предоставлено Американским химическим обществом
