Выяснилось, чем на самом деле бабочки «нюхают»: вы будете удивлены
Крылья насекомых считались лишь инструментом для полета, покрытым осязательными волосками для оценки ветра. Однако новое исследование от ученых из Института химической экологии им. Макса Планка (Германия) переворачивает эти представления. Биологи доказали, что крылья табачного бражника (Manduca sexta) обладают полноценным обонянием, помогающим бабочкам находить места для кладки яиц. Результаты работы опубликованы в Journal of Experimental Biology.
Анатомия обоняния на крыльях
Ранее в крыльях бражника находили белки-рецепторы, но для доказательства обоняния требовалось обнаружить специализированные структуры. Исследователь Ахмед Исмаил напылил тонкий слой золота на края крыльев насекомого и изучил их под сканирующим электронным микроскопом.
Среди длинных (120 мкм) осязательных волосков ученый обнаружил более короткие (80 мкм) пористые структуры. Именно такие поры — главный признак обонятельных сенсоров у насекомых. Молекулярный анализ подтвердил догадку: ученые выделили из тканей крыла матричную РНК, кодирующую 33 рецептора вкуса и запаха. Из них 15 были локализованы строго по краям, где и сосредоточены найденные волоски.
Запахи тухлой рыбы и паслена
Биологи сопоставили найденные белки с ароматами, которые они распознают у других видов. Оказалось, что крылья бражника настроены на восприятие горьких вкусов и летучих аминов, которые для человека пахнут гниющей рыбой.
В ходе тестов Ахмед Исмаил подключил крыло бабочки к электрической цепи и подавал на него различные пахучие вещества: от фруктового метилгексаноата до резкого аромата цветков дурмана. Вопреки ожиданиям, крыло проигнорировало большинство стимулов, выдав четкий электрический сигнал лишь на два соединения — пирролидин и пиперидин. Эти едкие амины содержатся в листьях пасленовых растений, на которые табачный бражник предпочитает откладывать яйца.
Искусственный интеллект на службе биологии
Даже после того, как исследователи удалили края крыльев с основной массой обонятельных волосков, орган продолжал реагировать на амины. Это указывает на то, что сенсоры распределены по всей плоскости крыла, а не только по его периметру.
Чтобы окончательно подтвердить механизм работы, авторы обратились к искусственному интеллекту. С помощью нейросетей они смоделировали трехмерную структуру десяти потенциальных рецепторных белков. Виртуальный тест показал, что молекулы пирролидина и пиперидина идеально, как ключ к замку, подходят к связывающим карманам двух исследованных рецепторов. Таким образом, ученые доказали, что огромная площадь крыльев этих бабочек работает как распределенный навигационный радар.
