Крошечная оса Megaphragma mymaripenne не превышает 200 микрометров в длину и сравнима по размерам с амебой и инфузорией. При этом 95% нейронов осы лишены ядра (!), что не мешает ей вести обычный образ жизни насекомого.

Нормальных, полноценных нервных клеток, в которых присутствует ядро, в ее ЦНС менее 400 штук (и менее 300 непосредственно в мозге). Для сравнения, мозг мухи содержит порядка 340 000 нейронов, мозг рабочей пчелы – 850 000. Даже в мозге осы вида T. evanescens, принадлежащей тому же роду, что и M. Mymaripenne, в мозге находится 37 000 нейронов. На этом фоне общее число нервных клеток мозга осы M. Mymaripenne, включая безъядерные, крайне мало — около 4 600 штук.

Примечательно, что массовая потеря ядер происходит в процессе метаморфоза: в нервной системе личинки нейроны, как и полагается, с ядрами. Но при переходе к взрослой стадии наблюдается интенсивный лизис, нейроны значительно сокращаются в размерах и объем мозга уменьшается.

Поведение M. Mymaripenne подробно пока не изучено. Но здравый смысл подсказывает, что животное как минимум умеет летать, обладает зрением, способно находить «хозяев» для откладки своих яиц, и поверить, что для обеспечения всей этой деятельности достаточно четырехсот нейронов, весьма затруднительно. Естественно предположить, что работает нервная система, состоящая из безъядерных нейронов. Иными словами, поведением насекомого управляют клетки, лишенные хромосом.

Прямо сейчас более полумиллиона единиц космического мусора (в основном это фрагменты спутников и зондов) вращаются вокруг нашей планеты. Этот мусор представляет угрозу для спутников, космических аппаратов и космонавтов на борту этих транспортных средств.

Учёные ищут самые разные способы избавления от космических загрязнений. Один из самых перспективных проектов стартовал ещё в 2014 году, когда совместными усилиями учёных и инженеров из NASA, Стэнфордского университета и Агентства передовых оборонных исследовательских проектов DARPA была создана уникальная технология, позволяющая людям карабкаться по абсолютно гладким стеклянным стенам.

Эту систему учёные создали, вдохновившись ящерицами гекконами, которые могут часами висеть на гладком потолке или стекле, не прикладывая практически никаких усилий. Даже мёртвые животные сохраняют свою уникальную способность. Секрет в том, что лапки геккона покрыты множеством микроскопических волосков, сцепляющихся с опорной поверхностью посредством ван-дер-ваальсовых сил.

Исследователи из Лаборатории реактивного движения NASA (JPL) решили адаптировать эту технологию под захват и утилизацию космического мусора, который скапливается на орбите Земли. Захваты, разработанные инженерами, имитируют структуру лапок геккона до мельчайших подробностей благодаря наличию пучка из синтетических волосков, называемых стебельками. Кончик каждого стебелька фактически представляет собой крошечную присоску. Как только захватам сообщается некоторая сила, поверхность контакта волосков и объекта увеличивается, они сцепляются, то есть при прижатии захвата к поверхности можно захватывать любой объект. А как только сила надавливания уменьшается, то «липкость» захвата постепенно сходит на нет.

И вот теперь специалисты впервые продемонстрировали, как технология работает на практике. Они представили небольшого (размером с тостер) робота, конструкция которого во многом повторяет анатомию гекконов.

Устройство способно захватывать, удерживать и перемещать даже предметы в условиях микрогравитации, при этом форма объекта и его гладкость не имеют значения. А всё потому, что в разработке присутствует личное изобретение учёных из Стэнфорда – так называемый сухой клей.

По словам члена исследовательской группы и разработчика «космического клея» Хао Цзяна (Hao Jiang), стандартный липкий материал не очень хорошо работает в космосе. Некоторые клеи замерзают в холодном пространстве или плавятся на солнечных лучах. Они также могут кипеть, испаряться, высыхать или денатурироваться в бесполезную слизь или порошок. Хуже того, многие клеи работают только в том случае, если два объекта плотно прижаты друг к другу, однако в космосе (вспоминаем первый закон Ньютона) они могут просто оттолкнуться друг от друга.

Там, где даже случайный толчок может отправить тело в далёкий полёт (а космический мусор, кстати, подчас разгоняется до скорости), нужно что-то принципиально новое, полагают эксперты. Здесь важнее всего манёвренность.

Отталкиваясь от этой идеи, инженеры сделали для своего робота-уборщика захваты, покрытые шипами – каждый шириной в 0,1 миллиметра. Они имитируют волоски на лапках геккона: при контакте с объектом они прилипают к гладкой поверхности.

Листов, покрытых шипами и нанесённых на захваты, использовали по два на каждую «роборуку»; кроме того, учёные добавили шкивы (фрикционные колёсики, которые передают движение приводному ремню или канату за счёт силы трения). При контакте с объектом эти шкивы помогали листам с шипами равномерно распределять нагрузку, а также двигаться – таким образом увеличивалась прочность захвата (цель захватывали сразу два набора шипов).

Такая технология помогает небольшому роботу удерживать даже крупные обломки космического мусора, отмечают авторы. Кстати, по приблизительным оценкам, из полумиллиона фрагментов мусора порядка 20 тысяч в поперечнике более десяти сантиметров.

Разработчики протестировали своего робогеккона в условиях временной невесомости – в параболическом полёте и в сжатом воздухе на базе Лаборатории реактивного движения NASA, а также отправили прототип на МКС – для проверки в реальных условиях. Первый тест показал, что устройство способно аккуратно захватывать и перемещать предметы форме куба, цилиндра и даже сферы, в JPL робот автономно крепился на объектах, которые более чем в сто раз превышали его размеры и массу, а на МКС аппарат провисел на стене в течение нескольких недель.

Одним из заданий для робота было догнать другого и вернуть его на место. И робогеккон успешно с этим справился, несмотря на то, что вес его цели составлял порядка 300 килограммов.

Теперь команда планирует протестировать захват объектов в вакууме, но для этого прототип ещё нужно будет доработать. В частности, инженерам предстоит усовершенствовать материалы, из которых создан робот: они должны быть долговечными и не бояться радиации и экстремальных температур.

К слову, разработчики уже отметили ещё одно потенциальное применение для их роботизированного геккона: теоретически он может помогать при стыковке космических аппаратов, а также перемещаться по ним снаружи для починки.

Полный текст исследования с описанием робота-уборщика космического мусора опубликован в издании Science Robotics.

Растения способны запоминать, как часто за сезон происходят случаи засухи, и включают гены борьбы с недостатком воды сообразно количеству и периодичности безводных дней, которые они пережили до этого, заявляют американские биологи в статье, опубликованной в журнале Nature Communications.

Многие растения способны «запоминать» некоторые события в их жизни или даже передавать их следующему поколению при помощи так называемых эпигенетических механизмов. В этих случаях меняется не сама молекула ДНК, а «сложность» ее считывания клеточными механизмами. Добавление небольших молекул (метильных групп) к отдельным нуклеотидам, «кирпичикам» ДНК, затрудняет их считывание, благодаря чему тот или иной ген будет считываться реже, чем его обычная копия.

При помощи этих изменений некоторые арктические растения приспосабливаются к колебаниям климата, а черви-нематоды управляют работой генов долгожительства.

Группа биологов под руководством Зои Аврамовой из университета штата Небраска в городе Линкольн (США) обнаружила механизм эпигенетического приспособления к засухам, наблюдая за реакцией ростков арабидопсиса (Arabidopsis thaliana) на засушливые периоды.

Аврамова и ее коллеги вырастили несколько кустов арабидопсиса в пробирках с питательной жидкостью. Каждый день они извлекали растения из сосудов и помещали их в сушилку на два часа, после чего возвращали в благоприятные условия до наступления следующих суток. После каждого сеанса «засухи» они замеряли количество воды в листьях и брали небольшие пробы ДНК и других молекул из клеток арабидопсиса.

Оказалось, что растения постепенно приспосабливались к регулярным засухам: доля воды в их листьях после «высушивания» неуклонно увеличивалась с каждым эпизодом обезвоживания.

Этот феномен сопровождался одновременным ростом активности генов RD29B и RAB18 во время каждого сеанса сушки. Иными словами, при каждой новой «засухе» эти гены были активнее, чем во время предыдущего периода безводья. В частности, частота считывания этих генов увеличилась в три раза на четвертый день эксперимента.

По словам биологов, растения обладают достаточно слабой памятью — «воспоминания» о пережитых засухах исчезают уже через неделю после обитания в комфортных условиях. Ученые полагают, что именно поэтому другие группы исследователей не могли обнаружить данный феномен.

Аврамова и ее коллеги планируют продолжить свои исследования «для определения тех сигнальных путей и механизмов, которые формируют эпигенетическую «память» на засухи в клетках растений».

Бабочки не имеют такого острого зрения как люди, но они превосходят нас по другим параметрам. Учёные установили, что бабочки из семейства парусников вида Graphium sarpendon, имеющие сине-зелёный узор, обладают большим полем зрения, лучше воспринимают быстродвижущиеся объекты и отличают ультрафиолет и поляризованный свет.

Согласно новому исследованию японских учёных, такие бабочки воспринимают наибольшее количество цветов среди других насекомых. Каждый их глаз обладает, по крайней мере, 15 различными типами фоторецепторов.

Напомним, что фоторецепторы – это светочувствительные сенсорные нейроны сетчатки глаза, которые находятся во внешнем зернистом слое сетчатки. Именно эти светочувствительные клетки чувствительны к разным цветам.

Такие фоторецепторы можно сравнить с палочками и колбочками, которые присутствуют в человеческих глазах.

Биологи провели физиологические, анатомические и молекулярные эксперименты для того, чтобы изучить глаза 200 самцов-бабочек, собранных в Японии (G. s. nipponum). В исследование были использованы только самцы, потому что учёным не удалось поймать достаточное количество самок.

«Все фоторецепторы используются в одно и то же время, воспринимая цвет, яркость, движение и форму», — объясняет профессор Кентаро Арикава (Kentaro Arikawa) из Университета специальных исследований в Японии.

Большинство насекомых имеют только три вида фоторецепторов. Даже у людей не так много «инструментов» для цветного зрения, как у этих бабочек, хотя мы различаем миллионы цветов. Остаётся только догадываться, сколько цветов различают они.

По словам исследователей, бабочкам нужно только четыре вида рецепторов для цветного зрения. Тогда зачем этих насекомых природа наградила таким большим количество фоторецепторов?

Учёные подозревают, что некоторые рецепторы должны быть настроены только на конкретные вещи. Вероятно, бабочки с их помощью могут различать маленькие нюансы, которые недоступны другим насекомым.

Например, способность подмечать маленькие вариации в сине-зелёной гамме помогает самцам обнаружить и преследовать своих соперников, даже когда те летят на фоне голубого неба.

Пока остаётся много вопросов о природном использовании удивительной способности насекомыми. По словам Арикавы, в будущем он намерен продолжить исследования в этой области.

Результаты работы японцев опубликованы в научном журнале Frontiers in Ecology and Evolution

Крошечные размеры стрекозы Pantala flavescens не мешают ей быть рекордсменом по дальности полётов среди насекомых. Чемпиона установило новое исследование учёных из Ратгерского университета. По оценкам специалистов, уникальная стрекоза преодолевает больше 7000 километров и, вероятно, может и больше. Это ставит на второе место предыдущего рекордсмена по перелётам — бабочку-монарха, которая летает на расстояние чуть больше четырёх тысяч километров в каждую сторону во время своей миграции по Северной Америке.

Отметим, что расстояние, которое способна пролететь стрекоза, превышает даже путь знаменитого американского лётчика Чарльза Линдберга, ставшего первым, кто перелетел Атлантический океан в одиночку: из Нью-Йорка в Париж. Длина его маршрута составила около 5800 километров.

Любопытно, что сами исследователи также установили своеобразный рекорд, став первыми, кто использовал ДНК для изучения того, насколько далеко этот вид стрекозы может путешествовать.

«Это первый раз, когда кто-нибудь изучал гены, чтобы выяснить, как далеко эти насекомые способны путешествовать», — отмечает в пресс-релизе ведущий автор исследования Джессика Уэйр (Jessica Ware), доцент Рутгерского Университета (Rutgers University-Newark).

Она добавляет, что «если бы североамериканские P. flavescens размножались только с североамериканскими P. flavescens, а японские P. flavescens – только с японскими P. flavescens, мы бы увидели генетические отличия между ними».

Уэйр и её команда выяснили, что популяции стрекоз из Техаса, восточной Канады, Японии, Кореи, Индии и Южной Америки имеют практически идентичные генетические профили.

По мнению исследователей, это имеет только одно вероятное объяснение: стрекозы путешествуя на огромные расстояния, создают пары со своими сородичами в разных местах. Благодаря этому и создаётся общий генофонд всей популяции.

Если сопоставлять расстояние, которое преодолевают насекомые, и их размер, то открытие становится ещё больше удивительным. Обычно только сравнительно крупные животные способны преодолевать такие большие маршруты на запасе «топлива» в своём теле.

Так, птицы веретенники могут запасаться жиром, что помогает им преодолевать расстояния более 11 тысяч километров. Ещё более «крупный пример»: установлено, что длина миграционных путей горбатых китов составляет более девяти тысяч километров.

Стрекозы, ставшие рекордсменами, могут путешествовать на такие дальние расстояния благодаря технике полёта и стройной «конструкции» тела – увеличенной площади их крыльев. «Это позволяет им использовать воздушные потоки, чтобы преодолевать расстояния. Они взмахивают крыльями, а потом просто парят в воздухе в течение длительного времени, затрачивая минимальное количество энергии на перелёт», — объясняет Уэйр.

Добавим, что не все виды стрекоз любят совершать такие большие путешествия. Так, стрекоза Anax junius – типичный «домосед». По словам Уэйр, этот вид «никогда не бросает свой пруд, где он появился на свет, пролетая от силы 11 метров за всю свою жизнь».

С результатами исследования можно ознакомиться на сайте научного журнала PLOS ONE.