Скорпионы используют металлы для усиления жала и клешней

Фото из открытых источников

Арсенал скорпиона выглядит достаточно простым: пара хватательных клешней и ядовитое жало, изогнутое над головой. Но под поверхностью это оружие усилено металлами, каждый из которых имеет свой уникальный химический состав, сообщают исследователи в Journal of the Royal Society Interface. Это исследование — первое, в котором эти различия отображены у широкого круга видов, что позволяет исследователям изучить, как химический состав оружия скорпионов меняется в зависимости от их стиля охоты.

«Распространение металлов в эволюционном контексте – это невероятно интересно», – говорит Яэль Полити, специалист по биоматериалам из Дрезденского технического университета, которая не принимала участия в исследовании.

Исследователям уже было известно, что такие металлы, как цинк, марганец и железо, присутствуют в экзоскелетах скорпионов и других членистоногих, упрочняя их подобно арматуре, укрепляющей бетон. Откуда берутся эти металлы, остается открытым вопросом, но некоторые исследования предполагают, что они накапливаются в организме животных с пищей. Однако предыдущие исследования не задавались вопросом, «существует ли реальная взаимосвязь между видами скорпионов и их металлическим составом», — говорит Сэм Кэмпбелл, биолог из Университета Квинсленда, возглавлявший исследование.

Поэтому он и его коллеги провели 3 месяца, работая в подсобных помещениях Смитсоновского национального музея естественной истории, где поколения полевых исследователей хранили тысячи столетних скорпионов в банках с этанолом. Ученые отобрали 18 видов, представляющих большинство основных семейств скорпионов, и удалили жало и клешни у каждого из них. Две взаимодополняющие рентгеновские методики позволили получить яркие цветные карты содержания металлов.

Карты выявили поразительный компромисс. У видов, где цинк был в большом количестве сконцентрирован в когтях, его было мало в жале, и наоборот. По мнению Кэмпбелла, эта закономерность отражает «разницу в стратегии охоты». Но точная природа этой разницы удивила даже его самого.

Скорпионы обычно убивают добычу двумя способами: раздавливанием или укусом. Скорпионы с большими клешнями, как правило, раздавливают добычу и редко жалят. Скорпионы же с тонкими клешнями удерживают извивающуюся жертву, пока их жало наносит парализующий удар по надвигающейся добыче.

Первоначально Кэмпбелл ожидал, что у скорпионов с большими клешнями будет больше всего металлических орудий. Однако именно эти тонкие, казалось бы, хрупкие клешни показали самое высокое содержание цинка среди всех исследованных структур. По словам Полити, включение ионов металла, вероятно, компенсирует структурную хрупкость. Вместо того чтобы увеличивать чистую раздавливающую силу, цинк, по-видимому, защищает структурно уязвимое орудие от износа с течением времени.

Это открытие помогает взглянуть на оружие скорпионов в эволюционном контексте. Скорпион сбрасывает свой экзоскелет до семи раз за свою жизнь, но как только животное отращивает свой последний взрослый панцирь, регенерация экзоскелета прекращается. Трещина в клешне или сломанное жало — это навсегда. Металлы, как предполагает Кэмпбелл, — это эволюционный ответ на это ограничение: биологические инвестиции, сосредоточенные в том оружии, которое животное использует чаще всего, защищая его от износа, который в противном случае накапливался бы в течение всей жизни, посвященной охоте.