Очарование - не лучший способ описать паука, но исследователи из Университета Цинциннати обнаружили широкий спектр личности у существа, чье поведение считалось негибким и заложено в его генах.
Профессор биологии Калифорнийского университета Джордж Уэтц посвятил свою карьеру изучению пауков, в частности пауков-волков. Нейрофизиология пауков проще, чем у мышей или других позвоночных, поэтому их поведение должно определяться в большей степени ДНК, чем какой-либо причудливостью отдельных людей.
Но Уетц сказал, что у пауков больше харизмы, чем он мог себе представить.
«Люди очень разные, - сказал он. «Кое-что из того, что возникает из опыта, как и у более сложных животных».
Более 200 видов пауков-волков живут в Соединенных Штатах. Как следует из их названия, они выслеживают свою добычу на лесной подстилке и в высохших руслах ручьев. Это волки-одиночки, живущие и охотящиеся сами по себе, за исключением брачных встреч, которые в этом году являются предметом двух исследований аспирантов Калифорнийского университета..
Одна студентка Калифорнийского университета, Эмили Пикетт, изучила два близкородственных вида, которые похожи друг на друга и имеют общую среду обитания. Хотя два паука могут скрещиваться, в дикой природе это редкость. Пикетт обнаружил, что их уникальное ухаживание помогает поддерживать их генетическую изоляцию. Один паук, Schizocosa ocreata, мог ухаживать за самками на большем расстоянии, чем другой, Schizocosa rovneri, используя комбинацию вибраций и визуальных сигналов, уникальных для этого вида.
«Мы предположили, что два вида разошлись относительно недавно. Это дает нам хорошее представление о модификации видов - о том, как один вид превращается в другой», - сказал Пикетт.
Поскольку пауки слышат не так, как мы, для общения они полагаются на вибрации, химические сигналы и визуальные сигналы.
Второе исследование, проведенное аспиранткой Мадлен Лалло, исследовало еще третьего паука-волка, Gladicosa bellamyi, и обнаружило, что самцы подпрыгивают и размахивают пигментированными передними лапами, как флагами, чтобы привлечь внимание самок.
Студенты и их соавтор, профессор Уетц, представили свои выводы в марте на конференции по экологии и эволюции Среднего Запада в Университете Иллинойса. На конференцию было принято 95 статей из университетов Среднего Запада.
Студенты Пикетт и Лалло продолжают исследование пауков, которое профессор Уетц начал более 40 лет назад. Уетц является соавтором 120 рецензируемых статей, в которых рассказывается о том, как пауки общаются, выбирают лучшего партнера и учатся на своих ошибках. В 1976 году он составил исчерпывающий список местных пауков, обитающих в Делавэре.
Ученые часто выбирают плодовых мушек, нематод или мышей в качестве объектов исследования, потому что о них уже известно так много, включая целые геномы. Пауки-волки тоже быстро становятся объектом исследований благодаря работе в Калифорнийском университете и других университетах.
«В долгосрочной перспективе мы создаем новую модель организма для изучения», - сказал он. «Мы много знаем о поведении [пауков] и узнаем больше об их физиологии и иммунологии».
Уэтц сказал, что поведение пауков зависит от множества сенсорных систем, полностью отличных от наших и других позвоночных животных. Их визуальные, вибрационные и химические чувства дают представление об эволюции нервной системы и функции мозга.
Каждое новое исследование начинается в Центре природы Цинциннати, где исследователи собирают диких пауков в лесу. Ночью найти пауков-волков с помощью светодиодных фонариков на удивление легко.(Арахнофобы могли бы сказать, что это ужасно просто.) Их глаза блестят в свете лампы, как зеленые драгоценные камни.
"Они очень хорошо сочетаются с опавшими листьями. Но ночью вы можете увидеть все эти глаза, сияющие в ответ. Вы не представляете, сколько пауков на самом деле на вашем заднем дворе, пока не включите налобный фонарь и не посмотрите, " - сказал Лалло.
Исследователи собирают пауков и сортируют их по видам и полу.
Биологическая лаборатория является домом для 1 800 пауков в любое время, что опять же может вызвать беспокойство у некоторых людей.
"Некоторым людям трудно сказать "Нет!"", - сказал Лалло. «Я понимаю, почему некоторые люди могут их бояться. Но они слишком малы, чтобы укусить нас».
Несмотря на свое свирепое название, пауки-волки безвредны для людей. Исследователи небрежно обращаются с ними, запихивая их во флаконы или тыкая ими в пластиковые контейнеры.
Исследователи два раза в неделю кормят испытуемых булавоголовыми сверчками. Пауки пьют из губки, которая впитывает воду из встроенного резервуара.
Лалло изучал поведение Gladicosa bellamyi во время ухаживания, оставляя самку на ночь в прозрачной пластиковой миске, называемой ареной. Дно покрыто бумажным диском, который помогает исследователям обнаруживать мельчайшие вибрации всякий раз, когда паук ходит, царапается или участвует в брачном танце. Предоставленная самой себе, самка плетет дорожку из пронизанного феромонами шелка, перед которым не могут устоять пауки-самцы.
Самцы могут считывать химические сигналы на шелке, чтобы определить, восприимчива ли самка, уже спаривалась ли она или даже съела ли она других самцов в прошлом, сказал Уетц..
"Они будут либо полностью избегать этих женщин - прятаться и стараться быть невидимыми - либо яростно ухаживать за ней, чтобы подавить ее чувства", - сказал он.
На следующий день они помещают арену на лазерный доплеровский виброметр в звукоизолированной студии звукозаписи лаборатории. Лазерный луч преобразует вибрации фильтровальной бумаги в цифровую визуализацию, которую исследователи могут сравнить с другими примерами.
Они бросают самца к самке и используют видеокамеру и виброметр, чтобы записывать происходящее.
Приблизительно в 10 процентах случаев спаривания Schizocosa ocreata самка немедленно съедает самца. Уровень каннибализма может достигать половины случаев встреч с другими видами, поэтому пауки-волки балансируют на тонкой грани между ухаживанием и потреблением.
Для демонстрации они соединили двух пауков и стали ждать. Вблизи окреата замаскирована пестрым коричневым и черным мехом. Но передние ноги самца покрыты густой черной щетиной, как гетры танцовщицы.
Из-за своего странного брачного танца окреата получила в лаборатории прозвище: «тверкающий паук».
Самец поднимает свои пушистые придатки над головой, тряся телом и клыками по земле, создавая вибрации. По словам Уетца, как правило, пауки, которые издают самые сильные вибрации, имеют лучший успех в размножении.
Исследователи наблюдали, как самец начал махать передними лапами и ударять по фильтровальной бумаге. - Вот он, - сказал Уэтц. "Вот идет самка. Теперь посмотри на нее. Ей интересно."
Самка осторожно подошла к самцу и сделала реверанс - паучье приглашение к спариванию. Самец отчаянно подпрыгивал и махал руками.
"Да, она взволнована. Это произойдет - если самец не станет немного пугливым", - сказал Уетц. Несмотря на ее очевидную готовность, мужчина отбежал к краю арены, где возобновил свой танец, на этот раз с меньшим энтузиазмом. Самка снова приблизилась и сделала еще один разворот и реверанс, но самец снова попятился.
"Они были близко, но потом она слегка приподнялась и напугала его. Она вооружена и опасна", - сказал Уэтц. «Она не агрессивна, но он явно меньше ее. У него мало опыта».
После еще одной минуты позирования самка внезапно погналась за самцом, совершив два безумных круга по арене. Лалло спас его до того, как столкновение стало ужасным.
Исследование университета показало, что каждый вид пауков-волков участвует в уникальном брачном танце, часто используя несколько форм общения.
"Это дало нам понимание того, что такое поведение является пластичным. Этому научились", - сказал Уетц.
В других экспериментах Уетц использует виртуальную реальность для изучения общения пауков. Пауков помещают на арену перед iPod, который воспроизводит записанное видео паука противоположного пола.
Исследователи воспроизводят записанный звук через фильтровальную бумагу, которая имитирует вибрации танцующего паука на экране. Невероятно, но уловка срабатывает, и исследователи могут получить реакцию спаривания у живого паука.
Пауки-волки избирательно подходят к спариванию только внутри своего вида. Но исследователи могут использовать цифровую анимацию для создания собственных химер или виртуальных гибридов, чтобы точно определить, что именно в противоположном поле стимулирует брачную реакцию. Филип Тейлор, бывший постдокторский исследователь Уетца, который сейчас является адъюнкт-профессором Университета Маккуори в Австралии, пошел дальше в исследовании, используя магниты, чтобы прикрепить паука к катящемуся трековому мячу перед трехмерным экраном, чтобы построить виртуальный мир, в котором паук может бегать и взаимодействовать с цифровыми пауками.
Теперь Уетц из Калифорнийского университета обращает свое внимание на изменчивость поведения внутри видов - преимущества и недостатки того, чтобы быть смелым или робким пауком. Если самец слишком смелый, его может съесть самка или пролетающая птица. Если он слишком робок, он может выжить, но упустит шанс передать свои гены.
«Это сильное давление отбора, направленное на то, чтобы передать сообщение, приводит к эволюции сложного, мультисенсорного поведения», - сказал Уетц. «Он может помочь будущим поколениям. Или он может быть обедом».