Чому тихоходки поділяють стратегію пересування з набагато більшими комахами?

Маленькі тихоходки отримали прізвисько «водяні ведмеді», коли вчені вперше спостерігали характерну походку цих тварин довжиною 0,1 мм у 18 столітті. Однак їхня походка піднімає питання, чому тихоходки взагалі еволюціонували для ходьби.

Такі маленькі тварини рідко мають ноги і майже ніколи не обтяжують себе ходьбою. Наприклад, круглі хробаки аналогічного розміру і статури переміщуються, ковзя своїми тестоподібними формами за непередбачуваними траєкторіями. Тим не менш, тихоходки настільки відрізняються від інших тварин, що вчені були змушені віднести їх до власного типу, який використовує вісім коротких ніг, щоб неймовірним чином просуватися через морські і прісноводні відкладення.

У новому дослідженні вчені проаналізували походку тихоходок і виявили, що водні ведмеді ходять по манері, найбільш близькій до ходи комах, що в 500 000 разів перевищує їх розмір. Відкриття передбачає наявність або загального предка, або еволюційного переваги, яке пояснює, чому одна з найменших істот у світі еволюціонувала, щоб ходити, як більші комахи.

«Тихоходки мають надійну і чітку здатність пересуватися - вони не ці незграбні істоти, які спотикаються на ходу», - кажуть вчені. «Подібність їхньої стратегії пересування зі стратегією набагато більших комах і членистоногих відкриває кілька дуже цікавих еволюційних питань».

Вчені виявили, що при неспішному переміщенні тихоходки переносять приблизно половину довжини тіла в секунду. На повному ходу кроки переносять їх на дві довжини тіла за той же час. Але здивування прийшло, коли вчені помітили, як ноги водяного ведмедя стосуються землі, коли він набирає швидкість. На відміну від хребетних, у яких різні походки для кожної швидкості (уявіть копита коня, коли він переходить від кроку до галопу), тихоходки переміщуються більше як комахи, бігаючи з зростаючою швидкістю, не змінюючи при цьому свою основну схему кроку.

"Коли хребетні перемикаються з ходьби на біг, виникає розрив, - кажуть вчені. «У членистоногих всі патерни кроку існують в одному континуумі».

Чому тихоходки поділяють стратегію локомоції з набагато більшими комахами?

Одне з можливих пояснень полягає в тому, що тихоходки, які довгий час вважалися такими, що не вписуються ні в одну з існуючих таксономій, можуть мати спільних предків з такими комахами, як плодові мухи і мурахи. Фактично, деякі вчені виступають за класифікацію тихоходок в рамках запропонованої клади панартропод, що об'єднує групи, яка відводить загальний простір на полиці комахам, ракоподібним, оксамитовим черв'якам і водяним ведмедям.

https://scx2.b-cdn.net/gfx/video/2021/the-physics-behind-a-w.mp4

Інша можливість полягає в тому, що між тихоходками і членистоногими не існує спадкового зв'язку, але що нерідкі групи організмів незалежно один від одного виробили одні і ті ж стратегії ходьби і бігу, тому що вони були еволюційно вигідними. Можливо, найкращий спосіб пересуватися непередбачуваною місцевістю з мікроскопічним тілом - це бігти, як водяний ведмідь.

Крім значення для еволюційної біології та вивчення пересування тварин, результати можуть мати значення для зростаючої області мікромасштабної робототехніки.

Вивчаючи, як маленькі тварини еволюціонували, щоб переміщатися в складних умовах, вчені можуть розробити роботів, які можуть більш ефективно втискуватися в невеликі простори або працювати в мікромасштабі.

Дослідження було опубліковано в Proceedings of the National Academy of Sciences.