Биологи прояснили происхождение крыльев у насекомых

Биологам удалось прояснить, каким образом в ходе эволюции у насекомых появились крылья. Ученые установили, что древние щетинохвостки, от которых, как считается, произошли все современные насекомые, использовали усики для планирования при прыжках с деревьев. Об этом сообщает Science NOW, а статья ученых опубликована в журнале Biology Letters.

До настоящего момента существовали две основные гипотезы возникновения способности к полету у насекомых. Согласно одной, крылья достались им от морских предков. Согласно другой - способность летать зародилась на суше. Новое исследование подтверждает вторую гипотезу.

Основным объектом изучения биологов были современные щетинохвостки Archaeognatha meinertellidae, которые обитают в Перу. По строению они очень похожи на обитавших на Земле 390 миллионов лет назад предков современных насекомых. У них имеется шесть ног, панцирь, а на теле и хвосте располагаются продолговатые выросты (напоминающие усики), за которые щетинохвостки и получили свое имя. Один из выростов прикрепляется к грудному сегменту панциря.

В рамках опытов ученые выловили более 200 экземпляров A. meinertellidae. Затем они разделили их на шесть групп. Одну оставили нетронутой, а у насекомых из оставшихся пяти удалили фрагменты их хвостового "оперения". Затем насекомых сбрасывали с большой высоты, а их полеты снимались на камеру (видео одного из опытов доступно здесь)

В результате ученым удалось установить, что в 90 процентах случаев нетронутые насекомые успешно планировали. При этом из оставшихся потеряли способность скользить по воздуху только насекомые, у которых был удален вырост, произрастающий из грудного сегмента тела A. meinertellidae.

Ученые отмечают, что, согласно теории о возникновении крыльев у сухопутных насекомых, сначала у этих организмов должно было появиться одно протокрыло. Основным возражением является следующее: одно крыло не приносит эволюционной выгоды, так как не появляется новой способности к полету. Последние результаты биологов показывают, что это не так.

Ученые создали из нанотрубок искусственные "супермышцы"

Ученые создали из нанотрубок искусственные "супермышцы" - тонкие полоски нового материала, которые способны под воздействием электрического тока расширяться в 4000 раз быстрее, чем это делают человеческие мышцы. Об этом сообщает Nature News, а работа ученых опубликована в журнале Science. Ученым удалось установить, что новый материал может сокращаться до тысячи раз в секунду без последствий для внутренней структуры материала.

Новый материал представляет собой пенообразную субстанцию, изготовленную из углеродных нанотрубок диаметром примерно 12 нанометров. Большое количество пор в "пене" позволяет добиться легкости "супермышц".

Ученые тестировали тонкую полоску материала длиной 25 миллиметров и шириной один миллиметр, пропуская через нее электрический ток. Сначала ток пускался вдоль полоски. В результате возникающие вокруг трубок магнитные поля заставляли их отталкиваться, что приводило к расширению материала. Измерения показали, что ширина полоски могла увеличиваться в 2,2 раза. Видео этого процесса доступно здесь.

Пропускание тока поперек полоски приводило к совершенно иному эффекту: магнитное взаимодействие нанотрубок приводило к их сближению. В результате увеличивалась плотность и твердость по одному из направлений. Измерения показали, что при воздействиях перпендикулярно поверхности полоски новый материал становится тверже стали. При этом по остальным направлениям твердость увеличивается незначительно.

В рамках работы исследователи заинтересовались условиями, при которых данные "мышцы" могут работать. Было установлено, что рабочие температуры лежат в пределах от минус 193 градусов по Цельсию до 1627 градусов по Цельсию.

Сами исследователи надеются, что их открытие найдет применение в космической, электронной промышленности, а также при производстве солнечных батарей.