Новости

Гусеницы линяют, когда начинают задыхаться в старой "коже"

Гусеница бабочки-бражника линяет, когда ей начинает не хватать кислорода - она постоянно "вырастает" из собственной дыхательной системы, которая остается неизменной между линьками, сообщают авторы статьи, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Бабочки и гусеницы каролинских бражников (Manduca sexta) широко распространены в умеренном климатическом поясе в Северной Америке.

Личинки бражников питаются листьями растений из семейства пасленовых - в частности табака, помидоров и картофеля. Ученые используют гусениц Manduca sexta для лабораторных исследований из-за высокой скорости размножения, больших размеров и простого устройства нервной системы.

Фредерик Нихот (Frederick Nijhout) и Вивиана Калье (Viviane Callier) из Университета Дьюка в городе Дюрем (США) искали механизм, управляющий процессом линьки у гусениц. В 2006 году другая группа ученых под руководством Нихота установила, что личинки линяют при достижении массы тела, превышающей первоначальную в 4,82 раза, однако оставалось не ясным, почему это происходит именно при таком соотношении масс.

Нихот и Калье изучили то, как меняется анатомическое устройство гусениц в ходе их роста. Оказалось, что дыхательные трубки этих насекомых не растут вместе с телом, и их размер остается неизменным до следующей линьки. Таким образом, при достижении "критической" массы тела гусеницы начинают страдать от недостатка кислорода.

Ученые проверили этот вывод, поместив несколько гусениц в емкости, содержание кислорода в которых было повышено или уменьшено. Повышение концентрации кислорода приводило к задержкам в линьке и к повышению средней массы насекомых, а уменьшение - к тому, что гусеницы с нормальной или недостаточной массой начинали линять преждевременно.

Считается, что при линьке центральный нервный узел в голове личинки подает феромонный сигнал, заставляющий ее сбросить старую оболочку и вырастить новую. Исследователи проверили это, отрезав часть головы гусеницы. Однако потеря головы не остановила насекомое от перехода к следующей стадии роста - ученые предполагают, что аналогичный сигнал может подаваться и другими нервными клетками, расположенными в брюхе насекомого.

"Считается, что линька необходима насекомым из-за того, что их жесткие внешние оболочки ограничивают их рост. Мы показали, что линька помогает личинкам бороться с фиксированным размером их дыхательных трубок, которые таким же образом мешают им расти", - заключают ученые.