Исследование: Отслеживание пауков во время их плетения паутины позволяет выявить детальную «хореографию»

Дженнифер Уэллетт - 12 ноября 2021 г., 1:59 UTC

В «Метаморфозах» Овидия говорится о ткачихах шаров, которые, как говорят, были потомками Арахны, фигуры из греческой мифологии, которая ткала красивые гобелены и осмелилась бросить вызов Афине на состязание по ткачеству. Разгневанная тем, что она не смогла найти недостатков в работе Арахны, а также тем, что гобелен изображал богов в нелестном свете, Афина избила девушку челноком. Когда Арахна в раскаянии повесилась, Афина сжалилась и превратила веревку в паутину, а Арахну — в паука.

Это удачный литературный намек на новое исследование того, как пауки плетут свою паутину, и именно поэтому ученые из Университета Джонса Хопкинса сослались на историю Овидия в недавней статье, опубликованной в журнале Current Biology. Команда JHU использовала ночное видение и искусственный интеллект, чтобы записать каждое движение нескольких ткачей сфер, пока они плели паутину. Эксперимент показал, что для создания элегантных, геометрически точных структур пауки полагаются на общий набор движений, представляющий собой «сборник или алгоритм построения паутины», даже несмотря на то, что их мозг совсем крошечный по сравнению с человеческим.

Соавтор Эндрю Гордус, поведенческий биолог из JHU, сказал, что на реализацию проекта он был вдохновлен, когда вместе с сыном занимался птицами и увидел особенно впечатляющую паутину. «Я подумал: если бы вы пошли в зоопарк и увидели, как это строит шимпанзе, вы бы подумали, что это удивительный и впечатляющий шимпанзе», — сказал Гордус. «Ну, это еще более удивительно, потому что мозг паука такой крошечный, и я был разочарован тем, что мы не знали больше о том, как происходит это замечательное поведение. Теперь мы определили всю хореографию создания паутины, чего никогда раньше не делалось. для любой анималистической архитектуры такого высокого разрешения».

По мнению авторов, паутина не только является эстетически поразительным чудом природы, но и представляет собой своего рода физическую запись многих аспектов поведения паука. Гордус и его коллеги подумали, что они смогут количественно оценить поведение плетения сфер, поскольку процесс построения паутины можно легко определить как по траектории паука, так и по геометрии паутины.

Существует много разных видов пауков, плетущих шары, но команда JHU решила работать с Uloborus diversus. Команда выбрала U. diversus, потому что он остается активным в течение всего года и к тому же имеет небольшой размер. Образцы были собраны в Хаф-Мун-Бэй, Калифорния, и помещены в теплицу на территории кампуса. Там пауки раз в неделю питались дрозофилами. Использовались только взрослые самки пауков, поскольку взрослые самцы редко строят паутину.

Для реальных экспериментов команда спроектировала в лаборатории арену из плексигласа, покрытую бумагой по краям, чтобы стимулировать создание паутины, и оснащенную инфракрасными камерами и инфракрасными лампами. (U. diversus — ночной паук, предпочитающий строить горизонтальные паутины в темноте.) Затем исследователи перенесли на арену шесть пауков и каждую ночь записывали, как пауки плетут свою паутину в среднем в течение 24 часов.

Эта деятельность обычно следовала четко определенному прогрессу. Паук начинает с исследования пространства, прежде чем построить протопаутину, которая не станет частью окончательной структуры. Представьте себе художника, создающего грубый предварительный набросок. Протопаутина довольно дезорганизована, и во время построения протопаутины в деятельности паука случаются длинные нерегулярные паузы — иногда до восьми часов, потому что нельзя торопить вдохновение.

«Считается, что этот этап построения паутины является исследовательской фазой, на которой паук оценивает структурную целостность своего окружения и находит опорные точки для окончательной паутины», — пишут авторы.

Далее паук переходит к построению радиусов и рамки паутины. «Конструкция каркаса часто является результатом закрепления шелка на периферии перед возвращением, а затем движения наружу по предварительному радиусу, закрепления шелка каркаса в конце линии, а затем возвращения в центр», — авторы. написал.