Микро-хищники с макро-зрением: глаза, которые видят больше, чем кажется

Крошечные осы Megaphragma настолько малы, что их можно принять за пылинки. Однако эти мини-хищники, длиной всего 0,2 мм, умело охотятся на ещё более мелких насекомых — трипсов. Они не только используют их в качестве пищи, но и откладывают в них яйца, превращая тела жертв в своеобразные инкубаторы.

Такой образ жизни требует экстремальной адаптации. Миниатюризация насекомых — настоящая загадка для учёных. Как их органы, особенно глаза, справляются с жёсткими ограничениями?

Как устроены глаза миниатюрных охотников

Исследование, проведённое доктором Грегором Белушичем из Люблянского университета, показало, что фасеточные глаза этих ос устроены удивительно сложно.

• Омматидии (оптические единицы глаз) у Megaphragma viggianii насчитывают всего 29 штук — это крайне мало по сравнению с другими насекомыми.
• Линзы каждого омматидия размером всего 8 микрометров, но их достаточно, чтобы фокусировать свет.
• Внутри каждого омматидия находится рабдом — структура, улавливающая свет и передающая сигналы в мозг. Его толщина около 2 микрометров позволяет сохранять чёткость изображения.
• Гранулы пигмента по бокам омматидиев блокируют рассеянный свет, помогая избежать помех.

Зрение требует энергии

Поддержание такого миниатюрного зрения требует значительных затрат энергии. Исследователи обнаружили, что фоторецепторные клетки этих ос насыщены митохондриями. Это говорит о высокой энергозатратности зрительного процесса.

Способность улавливать поляризованный свет

Примерно треть омматидиев расположена в верхней части глаз. Учёные предполагают, что они позволяют осам улавливать поляризованный свет, помогая ориентироваться даже при отсутствии видимых ориентиров. Это особенно важно для насекомых, ведущих активный образ жизни на открытых пространствах.

Уникальные скрытые фоторецепторы

Помимо основных структур, за первым рядом омматидиев находятся скрытые фоторецепторные клетки. Они расположены так, чтобы получать свет косвенно.

Возможно, они участвуют в регулировке циркадных ритмов и помогают осам адаптироваться к смене дня и ночи.

Где предел миниатюризации?

Несмотря на крошечные размеры, глаза Megaphragma сохраняют ядра клеток, хотя в их мозге некоторые ядра отсутствуют.

Это говорит о том, что для нормального восприятия окружающего мира необходимо сохранять определённый уровень структуры. Если глаза уменьшатся ещё сильнее, зрение может перестать быть полезным.

Будущее исследований: от насекомых к технологиям

Миниатюрные глаза ос открывают новые горизонты для науки. Их изучение может помочь в разработке:

• Микроскопических камер для медицины и робототехники,
• Оптических систем для дронов и мини-устройств,
• Сверхчувствительных датчиков, работающих в условиях низкой освещённости.

Современные методы микроскопии позволяют воссоздавать 3D-модели этих глаз и сравнивать их с органами зрения более крупных насекомых.

Возможно, эти исследования приведут к революции в области визуализации и биоинспирированной оптики.

Уточнения

О́птика (от др.-греч. ὀπτική "наука о зрительных восприятиях") — раздел физики, изучающий поведение и свойства света, в том числе его взаимодействие с веществом и создание инструментов, которые его используют или детектируют.

О́сы (лат. vespae) — не имеющее строго научного определения название некоторых насекомых из инфраотряда жалящих (Aculeata) отряда перепончатокрылых. В общем смысле осы — это весь инфраотряд за исключением пчёл и муравьёв.