Павуки завжди жили поруч із людьми, тому дивно, скільки ми досі про них не знаємо. Однією з довготривалих загадок було те, як павуки відчувають запахи. Тепер наші останні дослідження нарешті розкрили цю таємницю.
У дослідженні, опублікованому в журналі Proceedings of the National Academy of Sciences, ми продемонстрували, що самці павуків використовують нюхові волоски, звані стінковими поровими сенсилами, на своїх ногах як “ніс” для виявлення статевих феромонів, які виділяють самки павуків.
Наше відкриття завершило десятирічні пошуки цих невловимих сенсил, які тепер ідентифіковано та детально вивчено. Це також відкриває можливості для поглибленого дослідження механізмів нюху павуків.
Хоча павуки, які еволюціонують уже близько 400 мільйонів років, відомі своїм чудовим відчуттям вібрації, а деякі з них, як-от павуки-стрибуни, мають чудовий зір, їхній нюх досі залишається загадковим.
Попри численні докази того, що павуки здатні виявляти запахи, такі як статеві феромони, залишалися дві великі загадки:
- Якщо у павуків, на відміну від комах, немає антен, то який орган відповідає за нюх?
- Попередні дослідження вказували на відсутність стінкових порових сенсил у павуків – спеціалізованих структур, які комахи використовують для нюху. Якщо це так, то як павуки взагалі виявляють запахи?
Наше дослідження вирішило ці давні питання. Ми виявили раніше не помічені стінкові порові сенсили на ходильних ногах самців павуків-оса (Argiope bruennichi) і продемонстрували, що вони можуть використовувати ці сенсили для високочутливого виявлення феромонів у повітрі.
Ми показали, що стінкові порові сенсили є не лише у павуків-оса, але й поширені серед інших видів павуків.
Дослідження під мікроскопом
Ми досліджували самців і самок A. bruennichi за допомогою високороздільної сканувальної електронної мікроскопії. Ми виявили тисячі стінкових порових сенсил на всіх ходильних ногах самців павуків і визначили специфічні особливості цих сенсил. Вони відрізняються від тих, які зустрічаються у комах та інших членистоногих.
Стінкові порові сенсили розташовані у верхній частині ніг самців (ближче до тіла), в тих місцях, які рідко контактують із поверхнею під час ходьби, захоплення здобичі або спарювання.
Це розташування доповнює “ймовірні смакові сенсили” (сенсили з кінцевими порами), які знаходяться на нижній частині ніг і часто контактують із поверхнею.
Ця модель розподілу вже свідчила про роль стінкових порових сенсил у виявленні запахів у повітрі (нюху). Цікаво, що ці сенсили були знайдені виключно у дорослих самців, але відсутні у молодих самців та самок, що сильно вказує на їхню функцію у пошуку та розпізнаванні партнерів.
Докази нервової активності
Argiope bruennichi – один із небагатьох видів павуків, у яких було визначено хімічну структуру статевого феромону. Самки павуків виділяють газоподібні феромони, які приваблюють самців із великої відстані.
Ми вирішили перевірити, чи реагують стінкові порові сенсили на феромон. У цих експериментах ми обережно закріплювали живих самців під мікроскопом і вводили електрод у основу окремого сенсила.
Потім ми подавали пульс повітря з феромонною сполукою до сенсила. Ми виявили, що навіть невелика кількість феромону – лише 20 нанограмів – викликає чітку реакцію у вигляді сплеску активності нервових клітин із сенсила, а з підвищенням дози реакція ставала сильнішою.
Ми послідовно спостерігали реакцію стінкових сенсил на феромонну сполуку, незалежно від того, яку пару ніг тестували.
Наші результати показують, що нюхові сенсили павуків надзвичайно чутливі, порівнянні з найчутливішими системами статевого феромонного спілкування у комах. Тисячі сенсил на всіх ходильних ногах дозволяють самцям павуків виявляти навіть найслабші сліди феромонів у повітрі.
Інші види
Щоб дослідити поширеність стінкових порових сенсил, ми вивчили ще 19 видів із 16 родин павуків. Ми виявили, що ці сенсили присутні у більшості видів і також є специфічними для самців.
Проте сенсили відсутні у базальних груп павуків, таких як первинні павуки з пастками, які зустрічаються в Азії. Ця модель свідчить про те, що стінкові сенсили незалежно еволюціонували кілька разів у павуків і були втрачені в деяких лініях.
Що далі?
Наше дослідження прокладає шлях до захоплюючих відкриттів про те, як павуки сприймають світ за допомогою нюху. Багато цікавих питань чекають на подальше вивчення.
- Як самки павуків відчувають запахи без стінкових сенсил?
- Які ще хімічні сполуки павуки здатні виявляти, і як це впливає на їхню поведінку та екологію?
- Який молекулярний і нейронний механізм лежить в основі нюху павуків?
- Як нюх еволюціонував серед величезного різноманіття видів павуків?
Ці питання відкривають нову захоплюючу главу у вивченні біології павуків.
