Чтобы кровь и кислород текли по всему телу, большинству животных требуется бьющееся сердце. Но исследователи, опубликовавшие статью в журнале Current Biology от 10 июля, обнаружили, что морские пауки используют странную альтернативу: они перемещают кровь и кислород по большей части своего тела, накачивая кишечник..
У морских пауков в первую очередь необычный кишечник, говорят исследователи.
«В отличие от нас, с нашими центрально расположенными кишечниками, которые ограничены одной полостью тела, кишечник морских пауков многократно разветвляется, а участки кишечной трубки опускаются до конца каждой ноги», - говорит Х. Артур Вудс из Университета Монтаны, Миссула. «По сути, кишки морских пауков «заполняют пространство» и вездесущи в их телах точно так же, как наша кровеносная система заполняет пространство и вездесуща».
Итак, как они используют эту разветвленную систему для перемещения жидкостей? Ответ - перистальтика кишечника. На самом деле кишечник человека также использует перистальтику - волны непроизвольного сокращения и расслабления мышц - для перемешивания содержимого кишечника и его перемещения. У морских пауков, которые поглощают кислород непосредственно через кутикулу, перистальтические волны гораздо более интенсивны, чем это необходимо для пищеварения.
Вудс и его коллеги сделали это открытие после антарктической миссии по изучению явления, известного как «полярный гигантизм». Ученые давно заметили, что полярные виды, в том числе гигантские морские пауки, имеют более крупные тела, чем их более умеренные или тропические родственники. Эта тенденция поднимает множество интригующих вопросов о том, как полярные виды управляют основными жизненными процессами, в том числе о том, как получать достаточное количество кислорода в свои тела.
Одна из вещей, которая делает морских пауков отличным организмом для изучения, заключается в том, что «они очень худые, и с помощью микроскопа вы можете легко заглянуть в их тела», - говорит Вудс. В свой первый сезон на антарктической станции Мак-Мердо Вудс обнаружил, что проводит «много времени, просто наблюдая, как течет кровь и кишки у морских пауков».
Вскоре он понял, что сердца морских пауков бьются очень слабо. Их сердца не двигали кровью дальше центральной части пауков. Напротив, заметил он, в их кишках наблюдались очень сильные и организованные волны перистальтических сокращений.
"Мой ага!" Моментом было подумать, что, возможно, все это выплескивание крови и кишок связано не с пищеварением, а с перемещением дыхательных газов», - говорит он.
Серия экспериментов и наблюдений за 12 видами морских пауков, включающая видеомикроскопию трассеров в гемолимфе и кишечнике животных, а также экспериментальные манипуляции со способностью кишечника сокращаться, позволила им проверить и подтвердить эту гипотезу.
Исследователи говорят, что результаты подчеркивают огромное эволюционное разнообразие решений проблем, с которыми сталкиваются все животные. Неясно, возникли ли заполняющие пространство кишки морских пауков сначала для чисто пищеварительных функций, а респираторные преимущества появились позже, или наоборот..
Вудс говорит, что будущие находки окаменелостей могут помочь оценить эволюционное происхождение необычной дыхательной стратегии животных. Также было бы полезно изучить транспорт газа у других живых членистоногих с таким же сложным кишечником.