Занимательная энтомология

На первый взгляд эксперименты, которые проводили биологи из Кембриджа с саранчой, напоминают известный анекдот про таракана. В анекдоте ученые решили проверить, где у таракана орган слуха — оторвали ему ноги и сказали: прыгай! Таракан не прыгнул — значит, орган слуха у него в ногах. Но на этот раз все, в том числе и результат, оказалось очень серьезно. Джереми Нивен (Dr Jeremy Niven) и его коллеги — зоологи из Университета в Кембридже (University of Cambridge, Великобритания) решили изучить, на какие органы чувств ориентируется саранча при движении по сложной поверхности. Для этого они устроили ей забавное испытание. Сконструировали по размерам насекомого специальное устройство наподобие горизонтального трапа, состоящего из перекладин. И заставили саранчу по нему передвигаться.

В эксперименте приняли участие 30 насекомых. Их движения ученые регистрировали при помощи высокоскоростной видеокамеры со скоростью записи 250 кадров в секунду.

Чтобы успешно перемещаться по трапу, насекомому нужно точно ставить ноги на перекладины. И анализ видео показал, что саранча без предварительного обучения справляется с этой задачей — она точно нацеливается на перекладину ведущей передней ногой и переступает с одной перекладины на следующую, почти не промахиваясь. При этом антенны остаются в поднятом состоянии, что исключает их контакт с перекладиной. Ногами саранча перекладину не нащупывает. Поэтому ученые предположили, что она при движении ориентируется в основном на зрение.

Передвигаясь по ровной местности, саранча попеременно перемещает три правые и три левые ноги, но на трапе она применить такой аллюр не может. Передние и средние ноги переступают с перекладины на перекладину, в то время как задние ноги она подтягивает сразу через несколько перекладин.

Надо сказать, что иногда саранча все же ошибается и промахивается мимо перекладины. Ученые подсчитали количество ошибок на всех четырех ногах и убедились, что передними ногами саранча ошибалась реже, так как могла их видеть.

А если ей что-нибудь оторвать?

Дальше над насекомым начали издеваться, почти как в анекдоте. Сначала саранчу лишили одного глаза, закрасив его непрозрачной краской. И снова пустили ее прохаживаться по трапу. С одним глазом саранча начала ошибаться чаще, причем ошибалась передняя нога на той же стороне тела, что и закрашенный глаз. И первое, что делала саранча для более удобного передвижения — меняла ведущую ногу, если она совпадала с заклеенным глазом. То есть сначала шагала той ногой, которую могла видеть. А ошибки средних и задних ног при этом не увеличились. Все снова сводилось к тому, что она, двигаясь по трапу, использует зрительный контроль.

На следующем этапе эксперимента саранче оторвали антенны. Ей стало явно хуже. Но все равно число ошибок увеличивалось сильнее, если оторванные антенны сочетались с закрашенным глазом. Наконец, у насекомого перерезали сухожилие так называемого хордотонального органа на ноге, отвечающего за восприятие звуковых сигналов. Эта операция увеличила число ошибок, но только на прооперированной ноге.

Зато фиксация головы (чтобы саранча не могла ее поворачивать) никак не сказалась на количестве ошибок. Значит, голова в движении по сложной поверхности не участвует, решили авторы работы.

Зрение важнее всего

Из экспериментов ученые сделали вывод, что в нацеливании ноги на перекладину саранча полагается в основном на зрение. Хотя механорецепция, которую обеспечивают антенны и хордотональный орган на ноге, ей тоже помогает.

Наконец, они решили ответить на вопрос, когда саранча собирает зрительную информацию: до начала движения или в процессе. Для этого они придумали еще одно хитроумное приспособление: в момент, когда саранча нацеливалась и заносила ногу для шага (его определяли при помощи инфракрасного датчика), перекладину отодвигали. Перемещение сбивало насекомое с толку: саранча начинала совершать беспорядочные поисковые движения ногой. Значит, решили ученые, она сначала собирает информацию, а потом уже начинает шаг.

Как говорят авторы работы, своими экспериментами они впервые доказали, что насекомое способно к зрительному контролю движений. До этого времени такой способностью ученые наделяли лишь млекопитающих с их большим мозгом. Но, как оказалось, и ограниченный в числе нейронов мозг саранчи справляется с такой непростой задачей. А значит, способен и на другие, не менее сложные вещи. На какие — это уже вопрос для следующих исследований.