Супермухи. Удивительные истории из жизни самых успешных в мире насекомых - Джонатан Бэлкомб

Хорошее зрение, и не важно, голоптическое или нет, еще ни разу не пошло на пользу домашней мухе, бьющейся в окно. Стеклянный барьер полностью сбивает с толку насекомое, привыкшее ориентироваться на визуальные раздражители. Муха никогда не сталкивается со стеклом в природе, поэтому она видит только пейзаж за окном и не в состоянии преодолеть желание приблизиться к нему. Насколько я знаю, никто не пытался выяснить, приспосабливаются ли мухи к окнам или другим искусственным предметам.

Как мухи чувствуют вкус

Мухи летают из пункта А в пункт В, причем пункт В – часто источник пищи. Иногда кажется, что мухи довольно привередливы в еде, однако органы, при помощи которых мухи чувствуют вкус, говорят об обратном. Как и в случае с обонянием, чтобы распознать вкус, нужно включить хеморецепцию, но вкус отличается от обоняния тем, что требует физического контакта с веществом. Органы, необходимые мухам для восприятия вкуса, в отличие от наших органов с аналогичной функцией, не ограничиваются ротовой полостью. Помимо хоботка, через который они всасывают пищу, вкусовые рецепторы мух расположены на щетинках, разбросанных по всему телу, включая ноги, крылья и яйцеклад. Интереснее всего то, что вкусовые органы находятся даже на мягких подушечках лап. Я подозреваю, что большинству людей не приходило в голову, что можно хотеть иметь возможность пробовать пищу ногами, разве что тем, кто топчет виноград при традиционном виноделии. Но эта способность позволяет мухе понять, можно ли поживиться, сев на спелый банан, руку или столешницу.

Хоботок домашней мухи – чудо с точки зрения строения и функции (© Susumu Nishinaga/Science Source)

Если рассматривать губчатый хоботок домашней мухи очень крупным планом, он представляет собой орган, отдаленно напоминающий цепкий кончик хобота слона. Встроенный «пылесос» покрыт похожими на рубчики каналами, через которые всасывается жидкая пища, после чего она попадает в горло. При этом у «пылесоса» есть механизм обратного хода: через те же каналы слюна капает на потенциальную еду, растворяя твердые предметы до формы, пригодной для всасывания.

Похожая на губку нижняя губа позволяет большинству мух сначала сделать сладкую или просто вкусную для мух пищу жиже, а затем поглотить ее. Это может быть сухая медвяная роса, разбрызганная по поверхности листьев другими насекомыми, которым свойственно ее собирать. Специалист по мухам Стивен Маршалл подозревает[60], что мухи питались этим вездесущим источником нектара задолго до того, как цветы эволюционировали и начали его производить. Современные мухи в 100 раз более чувствительны к вкусу сахара, чем мы[61].

Как же мухи чувствуют вкус? Тщательное изучение плодовых мушек показало, что у них эту задачу выполняют лапки. Они чувствительны к вкусу благодаря крошечным тонким, похожим на волоски, ворсинкам, каждая из которых заканчивается порой. В каждой поре находятся отдельные нейроны, чувствительные к различным группам химических веществ[62]. Эти и соседние нейроны передают сигналы в мозг мухи.

Прежде чем муха съест потенциальную пищу, еда должна пройти два теста на вкус. Если вещество, попавшееся на пути мухе, например капля варенья или лужица воды, проходит вкусовой тест ног, то мозг мухи отдает команду вытянуть хоботок. Однако муха не поглощает вещество до тех пор, пока оно не пройдет второй тест с помощью сенсорных волосков на кончике хоботка. Эти волоски полые, и на кончике каждого есть отверстие, внутри которого находятся пять клеток. Две из них чувствительны к соленому, одна – к воде, и одна – к сахару. Пятая клетка не участвует в определении вкуса[63]; она служит для того, чтобы обнаруживать поверхностное сопротивление и упругость по изгибу, возникающему, когда муха ставит лапку. При тщательном подсчете количества чувствительных к вкусу волосков у мясной мухи (Phormia regina) обнаружили, что на передней ноге их 308, на средней ноге – 208, 107 на задней ноге, плюс 250 на хоботке. Кроме того, есть 132 химически чувствительных сосочка (маленькие выступы, похожие на пальцы). То есть у мухи есть в общей сложности около 1600 вкусовых датчиков.

Несмотря на сотни миллионов лет сегрегации в ходе эволюции, восприятие вкуса у мух работает довольно похожим на наш образом. Поведенческие и генетические исследования, проведенные Кристин Скотт из Калифорнийского университета в Беркли, показали, что у плодовых мух есть рецепторы, предназначенные для определения сладкого и горького, как и у людей. И, как и у нас, устройство детекторов вкуса у мух проще, чем детекторов запахов; органы обоняния различают гораздо более тонкие оттенки. Еще одна особенность восприятия вкуса, свойственная и мухам, и человеку, заключается в том, что они тонко настроены на свое внутреннее состояние. По словам Скотт, «животные динамически регулируют процесс поглощения пищи, уравновешивая потребление калорий и расход энергии»[64]. Проще говоря, сытая муха не интересуется едой.

Обоняние и слух

Как и следовало ожидать от существ, способных ощущать вкус разными частями тела, мухи хорошо чувствуют запахи. Запах они ощущают усиками, многофункциональными тонкими щупиками, покрытыми хеморецепторами. Усики чрезвычайно чувствительны к целому ряду химических сигналов и реагируют на запахи в гораздо более низких концентрациях, чем мы. Некоторые мухи-падальщики способны обнаружить гниющую тушу на расстоянии более 15 км.

Большая часть исследований обоняния мух касалась двух основных аспектов связи мухи и человека: кровопийц, распространяющих болезни, и вредителей сельского хозяйства. Кровососущие мухи питаются химическими веществами, выделяемыми их источником пищи, как и мухи, питающиеся растениями. Обонятельные рецепторы, расположенные на усиках, специализированы для обнаружения химических веществ, характерных для того, чем или кем они питаются: от экскрементов до тюльпанов, в зависимости от типа мухи. Выбор химических веществ огромен. Человеческий запах состоит из 300–500 компонентов, в зависимости от того, кого вы нюхаете (и когда). Исследовательская группа из Университета Джона Хопкинса работает над выявлением специфических компонентов человеческого запаха, воспринимаемых обонятельными центрами мозга комара Aedes aegypti, главного переносчика вируса Зика. У этой мухи есть три обонятельных органа с тремя группами рецепторов, заточенных на реагирование на запах человека. План состоит в том, чтобы разработать искусственный химический аромат, имитирующий запах человека, который можно было бы использовать в качестве ловушки для комаров, чтобы контролировать переносчиков инфекции и предотвратить распространение вируса Зика и другие болезни. Уже существует устройство, называемое магнитом от комаров, в котором для привлечения, ловли и уничтожения комаров используется углекислый газ[65].

Есть еще одна сенсорная функция универсальных усиков мух: слух. Как и люди, мухи различают разные частоты. Механика слуха мухи включает в