Международная команда под руководством ученых университета Хоккайдо подробно изучила механизмы движения раковинной амебы Arcella sp., обнаружившей неожиданные стратегии перемещения за счет координации многочисленных псевдоподий (ложноножек). Аналогичным образом своими щупальцами «работает» осьминог. Результаты опубликованы в научном журнале Proceedings of the Japan Academy, Series B.
Arcella — одноклеточный организм с твердой куполообразной «раковиной», обитающий в пресных водоемах и торфяниках. Исследователи заметили, что ее передвижение существенно отличается от классического перемещения амеб. Из-за прочной оболочки типичное вытягивание и оттягивание тела невозможно, и вместо этого «амеба с домиком» одновременно использует несколько псевдоподий, чтобы тянуть себя вперед и сохранять стабильность.
Как Arcella балансирует и адаптируется к поверхности
Для измерения усилий, которые амеба оказывает на поверхность, ученые применили покрытие со встроенными флуоресцентными частицами и отслеживали их смещение. Это позволило оценить тяговые силы (traction stress), с помощью которых организм ориентируется и движется. Они обнаружили, что градиент сил спереди и сзади определяет направление поступательных движений, а разница между левым и правым боками вызывает боковые смещения. Пятиться назад амеба не умеет.
Особенный интерес ученых вызвало влияние твердости поверхности. На жестком субстрате (стекло, плотный гель) амеба двигалась активнее и в три раза быстрее. На мягком геле движения были более «разбросанными» — ложноножки тянулись в разные стороны, что напоминало исследовательское, осторожное поведение.
Такое чередование режимов движения — от быстрого и целенаправленного к более медленному и изучающему — возможно помогает Arcella выживать в разнообразных природных условиях, где твердость субстрата часто меняется.
Почему это важно
Раковинные амебы играют важную роль в пищевых цепях пресноводных экосистем, поедая бактерии и микроводоросли и становясь пищей для более крупных организмов. Концентрация амеб служит индикатором здоровья водной экосистемы. Понимание их поведения улучшает представление о микроэкологии и позволяет вдохновляться природными механизмами для разработки мягкотельных микророботов, которые перенимают у природы адаптивные стратегии движения.
Осьминоги действительно используют координацию множественных щупалец при движении и решении задач, что делает их своеобразным эталоном для изучения гибких стратегий движения в живой природе.
В отличие от амебы, у осьминогов большая часть нейронной сети находится не в мозге, а прямо в щупальцах, что позволяет им автономно выполнять сложные движения и манипуляции — эта интересная параллель к стратегии «распределенного контроля» у одноклеточных отмечена авторами.
Я впечатлен тем, как одноклеточный организм может координировать несколько ложноножек одновременно и адаптировать поведение к среде — это демонстрирует удивительную приспособляемость жизни даже на микроскопическом уровне.
Недавно мы показали, как выглядит уникальный осьминог-призрак.
