Морские звезды, также известные как морские звезды, удивительно ловко передвигаются. Они без труда перемещаются по вертикальным, горизонтальным и даже перевернутым поверхностям — каменистым, скользким, песчаным или стеклянным — и все это без центральной нервной системы или мозга. Новые исследования проливают свет на то, как эти беспозвоночные достигают этого замечательного результата: адаптируя свое движение к немедленным физическим требованиям, а не полагаясь на централизованное управление.
Гидравлические Ножки и Адгезивный Слиз
На нижней стороне каждой руки морской звезды расположены ряды гидравлических трубчатых ножек (подий). Эти гибкие, мускулистые стебли перекачивают жидкость через водно-сосудистую систему морской звезды, чтобы обеспечить движение. На конце каждого стебля находится плоский, адгезивный диск, который выделяет богатый белком слизь для сцепления, и, возможно, еще одну слизь для отсоединения при необходимости.
Обычная морская звезда (Asterias rubens ) использует сотни этих трубчатых ножек для ползания, координируя их работу без центральной нервной системы, направляющей этот процесс. Исследователи обнаружили, что более крупные морские звезды не передвигаются медленнее, и что большее количество конечностей не замедляет их: в отличие от большинства животных, размер и количество конечностей не определяют скорость ползания.
Как Исследователи Изучали Движение Морских Звезд
Чтобы понять эту децентрализованную локомоцию, ученые использовали уникальный метод: освещение сильно преломляющего стекла в лаборатории. Когда морская звезда ползала по этому стеклу, преломление света создавало яркие «отпечатки», показывающие, какие именно трубчатые ножки были задействованы в любой данный момент.
Результаты показали, что морские звезды поддерживают постоянную скорость ползания, независимо от того, сколько ног соприкасается с поверхностью. Однако увеличение времени контакта каждой ноги замедляет движение. Это говорит о том, что морские звезды регулируют свою походку, регулируя продолжительность контакта в зависимости от механической нагрузки, а не с помощью централизованных нервных команд.
Тестирование Механической Нагрузки с Рюкзаками
Чтобы подтвердить эту теорию, команда протестировала морских звезд с утяжеленными рюкзаками, добавив либо 25%, либо 50% их массы тела. Дополнительная нагрузка предсказуемо увеличила время адгезии для каждой трубчатой ноги, что еще больше подтвердило идею о том, что механические требования напрямую влияют на движение.
Эксперименты с перевернутой локомоцией — морские звезды, ползающие по «потолку» — показали тот же принцип: трубчатые ножки адаптируют поведение контакта в зависимости от силы тяжести. Это означает, что морским звездам не нужен мозг, чтобы адаптироваться к разной местности или ориентации.
Децентрализованная Стратегия для Сложных Поверхностей
Исследование приходит к выводу, что морские звезды перемещаются по сложным поверхностям с помощью надежной, децентрализованной стратегии. Они модулируют взаимодействие трубчатых ножек с субстратом в режиме реального времени, адаптируясь к механическим требованиям без опоры на центральную нервную систему. Эта находка дает увлекательный взгляд на то, как сложное движение может развиваться даже в отсутствие традиционного нервного контроля.
Исследование подчеркивает, что морские звезды эффективно «ощупывают» окружающую среду, регулируя сцепление и время контакта на основе немедленной физической обратной связи. Этот децентрализованный подход является свидетельством силы простых биологических механизмов в решении сложных задач локомоции.
