В журнале Nature вышел рассказ о новом способе летать. Его изобрел очень, очень маленький жук-перокрылка — он в 50 раз меньше шмеля. Мы поговорили с авторами статьи и выяснили, что ухищрения, на которые идет перокрылка ради того, чтобы взлететь, можно сравнить разве что с теми, на которые приходится идти энтомологам, чтобы этот полет описать.

Если долгое время становиться все меньше и меньше, то еще неизвестно, чем это кончится, — говорила кэрролловская Алиса, — можно совсем пропасть. Именно так и поступили десятки разных видов насекомых — они уменьшились настолько, что пропали из поля зрения хищников. Длина тела миниатюрного жука-перокрылки — 395 микрометров, туловище осы-наездника — 250 микрометров. Чуть больше инфузории-туфельки, чуть меньше обыкновенной амебы.

Миниатюризация стоит дорого. Алиса перестала дотягиваться до стола и чуть не утонула в слезах, которые пролила до уменьшения. Микроскопическим насекомым приходится решать массу проблем, неведомых их крупным собратьям: как есть, как летать, как размножаться, а главное — как уместить в своем компактном теле все необходимые для этого органы.

Миниатюрные насекомые в сравнении с одноклеточными протистами: (a) микроскопический жук Nanosella sp., (b) наездник Dicopomorpha echmepterygis © наездник Megaphragma mymaripenne, (d) амеба обыкновенная, (e) инфузория-туфелька / Alexey A. Polilov / Annual Review of Entomology, 2015

Как тут есть

На первый вооруженный микроскопом взгляд миниатюрные насекомые не сильно отличаются от всем знакомых жуков и ос. Сегментов у них меньше, но основные части тела на месте: голова, брюшко, лапки, крылья (кому нужны), хоботки — все они уменьшаются одновременно и пропорционально. Поэтому некоторые ученые предполагают, что границу миниатюризации насекомых определяет окружающая их среда — например, размер капли воды.

Не все микронасекомые рискуют охотиться. Вместо этого они подгрызают грибы, пьют воду с их поверхности или высасывают ее из деревьев. Но капля на грибе и вода внутри дерева тоже сопротивляются тому, чтобы ее съели — с помощью поверхностного натяжения и капиллярных сил. И если стать слишком маленьким, то может получиться так, что мышечного усилия уже не хватит, чтобы втянуть каплю в рот.

Когда исследователи взялись разбирать миниатюрных жуков и ос на составные части, то задумались о том, что ограничения на размер могут лежать не снаружи животного, а внутри. Оказалосьhttps://www.nature.com/articles/srep43095, что по ходу миниатюризации не все внутренние органы, в отличие от частей тела, уменьшаются пропорционально.

Первыми под сокращение попадают транспортные системы — становится меньше мальпигиевых сосудов (для выделения) и трахей (для дыхания), исчезают некоторые кровеносные сосуды, а вместе с ними иногда и сердце. Зато нервной и половой системами насекомые жертвуют неохотно. Хотя количество нервных клеток у них снижается (а некоторые осы даже избавляются от ядер в мозговых нейронах), сам мозг никуда не девается и сохраняет все свои отделы.

Так уменьшаются органы по ходу миниатюризации тела. Мальпигиевы сосуды (голубой) делают это быстрее прочих органов, мозг (красный) — медленнее | Alexey A. Polilov, Anastasia A. Makarova / Scientific Reports, 2017

На месте и половые железы — некоторые виды оставляют себе только одну из двух, но уж ей приходится быть полноценной: в яичник должно влезать хотя бы одно яйцо с запасом питательных веществ, чтобы вырастить будущую личинку. Исключение составляют только осы-наездники, которые откладывают яйца в чужие личинки, и так выигрывают еще сто микрометров тела. Таким образом, даже самое миниатюрное взрослое насекомое не может быть меньше, чем его мозг и яичник, вместе взятые. Микрожуки ни на ком не паразитируют, и у них яичник может занимать до половины тела. С учетом мозга, на который приходится больше 10 процентов массы, на остальные органы остается совсем мало места.

Как тут летать

Те, кто решил свои внутренние проблемы и утрамбовал все необходимые органы, сталкиваются со следующей задачей — как с этим взлететь.