Американские биологи выяснили, что крошечный паразитический червь Steinernema carpocapsae использует статическое электричество, чтобы буквально «прилипать» к добыче. Это первый прямой эксперимент, доказывающий, что паразиты могут использовать электрический заряд жертвы как оружие — или, точнее, как липучку. Результаты опубликованы в журнале PNAS.
Прыжок длиной в 25 тел
Эта нематода живет в почве и охотится на насекомых. Она умеет подпрыгивать почти в 25 раз выше длины собственного тела, сначала сворачиваясь в петлю, а затем раскручиваясь как миниатюрная пружина. Полет длится доли секунды — зато решает судьбу червя. Если он зацепился за насекомое, то выпускает бактерии-партнеров, они убивают жертву за пару дней, и червь получает пищу и место для размножения. Если не зацепился, он погибает от голода.
Как проверили гипотезу
Исследователи из Университета Эмори и Калифорнийского университета в Беркли (США) решили выяснить, помогает ли нематоде элктростатика. Они привязали плодовую мушку к проводу, подключенному к источнику высокого напряжения, и снимали прыжки червей при помощи высокоскоростной микроскопии.
Оказалось, что электрическое поле заставляет тело мушки накапливать положительный заряд, а червь — отрицательный. Между ними возникает притяжение, которое «дотягивает» нематоду до цели в конце прыжка, словно магнит.
На изображении показано, как нематоды притягиваются к заряженному насекомому с помощью статического электричества.
В верхней части (A) видна траектория прыжка: червь сначала сворачивается в петлю, а затем притягивается к положительно заряженной плодовой мушке. На вставке — крупный план нематоды, свернувшейся кольцом перед прыжком. Во второй части (B) — покадровая съемка самого прыжка. За доли секунды (от −950 мс до момента отрыва) червь формирует петлю, а затем «выстреливает» себя вверх и отталкивается от поверхности, взмывая в воздух за 5 миллисекунд.Ниже (C) показаны траектории центра масс нескольких нематод, окрашенные в зависимости от их мгновенной скорости.В эксперименте черви стартовали с заземленной поверхности и прыгали на высоту 5,1–6,2 мм, стремясь достичь плодовой мушки. Заряд на насекомом варьировался от 100 до 700 вольт — этого достаточно, чтобы электростатическое притяжение помогло нематоде «прилипнуть» к хозяину после прыжка.
Без электричества лишь 1 из 19 прыжков заканчивался успехом. Но при напряжении около 880 В вероятность прикрепления подскакивала до 80%. Это те же значения, которые возникают в природе, когда крылья насекомых трутся о воздух и ионизируют его.
Ученые проверили и влияние ветра. В аэродинамической трубе оказалось, что поток воздуха помогает червю дрейфовать и увеличивает шанс захвата — как если бы он использовал воздушный «лифтовый поток».
«Электростатическая экология» — новая область
«Используя физику, мы узнали кое-что новое и интересное об адаптивной стратегии этих организмов. Мы помогаем первопроходцам в новой области "электростатической экологии"», — отметил физик из Ранцзяншан Ран
Таким образом ученые впервые показали, что в микромире успех охоты зависит не только от скорости или яда, но и от умения использовать естественный электростатический заряд, который насекомые создают сами.