Виктор Ортега-Хименес, доцент кафедры интегративной биологии Калифорнийского университета в Беркли, вместе с коллегами проверил гипотезу о том, что электрическое притяжение между крошечными животными играет важную роль в поиске и захвате добычи. Ранее он обнаружил, что паутина использует заряд летящих насекомых, чтобы электростатически захватывать их, а клещи электрически притягиваются к пушистым животным благодаря статическому заряду. Эти наблюдения навели ученого на мысль, что нематоды, тонкие как паутинные нити, могут притягиваться к заряженным летающим насекомым.
Черви-паразиты используют статическое электричество как снайперский прицел
Биологи и физики из Калифорнийского университета в Беркли выяснили, что паразитические нематоды не просто случайно прыгают в воздух в надежде попасть в насекомое-жертву, а используют электрическое притяжение для точного наведения на цель.
Стробоскопическое изображение прыжка паразитического червя-нематоды, приземляющегося на муху после прыжка. Муха, которая во время полета естественным образом заряжается электричеством, вызывает противоположный заряд в нематоде и притягивает червя к себе — в конечном итоге это оказывается фатальным для мухи. Victor Ortega-Jiménez/UC Berkeley
Нематоды — едва ли не лучшие прыгуны в мире. Они способны прыгать на высоту превышающую 25 размеров их тела. Но, чтобы попасть на летящее насекомое, этого недостаточно. Оказывается, у таких прыгающих червей есть еще и прицел.
Исследователи работали с привязанными плодовыми мушками и записывали десятки попыток прыжков нематоды Steinernema carpocapsae — паразитического круглого червя, распространенного в почве по всему миру. К мухе подключили батарею, чтобы создать электрический заряд, привлекающий червей, и зафиксировали прыжки высокоскоростной камерой со скоростью 10 000 кадров в секунду. Черви длиной менее миллиметра могут прыгать на расстояние, в 25 раз превышающее длину их тела. Работа опубликована в журнале PNAS.
Муха-дрозофила в экспериментальной установке заряжается с помощью крошечного провода, приклеенного к ее спине и подключенного к источнику питания. Здесь крошечные трассирующие частицы показывают силу притяжения заряженной мухи.
Электростатический прицел
Математическая модель показала, что несколько сотен вольт — статический заряд, легко создаваемый крыльями насекомого, бьющими по воздуху, — генерирует противоположный заряд в прыгающем черве и значительно увеличивает шансы на попадание в летящее насекомое. Заряд всего в 100 вольт давал вероятность попадания менее 10%, тогда как 800 вольт повышали вероятность успеха до 80%. Легкий ветер даже улучшал шансы на успех. «Наши результаты показывают, что без электростатики не было бы смысла в развитии такого прыгающего хищнического поведения у этих червей, они бы всегда промахивались», — отмечает соавтор работы Ранджангшанг Ран.
При съемке со скоростью 10 000 кадров в секунду кадр видео показывает, как прыгающий червь-нематода притягивается к заряженной плодовой мухе.
Когда червь чувствует возмущение воздуха от летящего насекомого, он сворачивается в петлю и «выстреливает» себя в воздух. Если червь попадает в цель, он проникает в тело насекомого через естественные отверстия и переносит бактерии, смертельные для насекомых. Зараженное насекомое умирает в течение 48 часов, после чего червь питается размножающимися бактериями и тканью насекомого.