Стрекоза и стрекоза - животные, которые могут показаться нежными, но на самом деле являются древними охотниками. Близкородственные насекомые имели общего предка более 250 миллионов лет назад - задолго до появления динозавров - и дают представление о том, как древняя нервная система контролировала точные и быстрые атаки с воздуха.
Статья, недавно опубликованная в журнале Current Biology под руководством исследователей из Университета Миннесоты, показывает, что, несмотря на различные стратегии охоты стрекоз и стрекоз, у этих двух групп есть общие ключевые нейроны в цепи, которая управляет охотничьим полетом. Эти нейроны настолько похожи, что исследователи полагают, что насекомые унаследовали их от своего общего предка и что нейроны не сильно изменились.
Понимание их способности быстро обрабатывать изображения может помочь в развитии технологий. Эти выводы могут помочь определить, где устанавливать камеры на дронах и автономных транспортных средствах, а также как быстро и эффективно обрабатывать поступающую информацию.
«Стрекоза и стрекозы интересны с эволюционной точки зрения, потому что они открывают нам окно в древние нервные системы», - сказала Палома Гонсалес-Беллидо, доцент кафедры экологии, эволюции и поведения в Колледже им. биологических наук и старший автор статьи. «И поскольку существует так много видов, мы можем изучать их поведение и сравнивать их нейронную деятельность. Вы не можете получить это от окаменелостей».
Заметная разница между стрекозами и стрекозами заключается в форме и положении их глаз. У большинства современных стрекоз глаза расположены близко друг к другу, часто соприкасаясь на макушке. В то время как у стрекоз глаза далеко друг от друга. Исследователи хотели знать, повлияло ли это на их охотничьи привычки и повлияло ли это на то, как их нервная система обнаруживает движущуюся добычу.
Исследователи нашли:
- стрекозы и стрекозы охотятся на добычу по-разному: стрекозы используют область с более высоким разрешением в верхней части их глаз, чтобы охотиться на добычу снизу, а стрекозы используют увеличенное разрешение перед глазами, чтобы охотиться на добычу перед собой;
- у стрекоз с глазами, сливающимися вверху, глаза работают так, как если бы они были двумя экранами расширенного дисплея (т.е. изображение добычи, которое было бы эквивалентно указателю мыши, может падать либо на влево или вправо, но не в оба экрана одновременно);
- глаза стрекоз работают как дублирующие экраны, где изображение добычи видят сразу оба глаза (т.е. у них бинокулярное зрение);
- оба дизайна имеют плюсы и минусы, а их наличие коррелирует с типом добычи и окружающей средой;
- несмотря на разные стратегии, нейроны, которые передают информацию о движущейся цели из мозга в двигательные центры крыльев, почти идентичны в двух группах, что указывает на то, что они были унаследованы от общего предка.
Разные стратегии охоты окупаются в разных условиях. Стрекозы, как правило, охотятся на открытой местности, используя контраст неба, чтобы определить цель. Хотя они не могут вычислить глубину по двум изображениям, они полагаются на другие подсказки. Стрекозы, как правило, охотятся среди растительности, где может отсутствовать избирательное давление для быстрой реакции или сильнее потребность в восприятии глубины.
Исследователи сейчас пытаются понять, как рассчитываются в мозгу расширенные и дублированные изображения и как эта информация реализуется в движениях мышц.
«Мы еще многого не понимаем», - сказал Джек Саппл, первый автор и недавний выпускник лаборатории Гонсалес-Беллидос. «Мы не знаем, как эти нейроны координируют различные мышцы тела во время полета. Если бы мы завтра попытались построить реалистичную роботизированную стрекозу или стрекозу, нам пришлось бы нелегко».
В дополнение к изучению различий между двумя семействами насекомых исследователи продолжают изучать различия между видами внутри каждого семейства. «Хотя у большинства стрекоз глаза расположены близко друг к другу, есть несколько видов с далеко расставленными глазами», - сказал Гонсалес-Беллидо. «Некоторых из них в Миннесоте много, и мы стремимся использовать новую летную арену для изучения их поведения в контролируемых условиях».
Исследователи стремятся этим летом собрать в научном заповеднике экосистемы Сидар-Крик и на биологической станции и в лабораториях Итаски обе области с разнообразными популяциями стрекоз и стрекоз.