Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2014 № 06

так и внутреннего строения с помощью оптического и электронного микроскопов, а также трехмерного компьютерного моделирования. Заодно в ходе обработки морфологического материала открыты и описаны 3 новых рода, 12 новых видов микронасекомых.

Причина, по которой до сих пор микроскопические насекомые не были изучены, — трудность их препарирования. Дело требует большого терпения и соответствующих навыков. Еще одна проблема — некоторых насекомых трудно обнаружить в природе. Представителей рода Megaphragma, которые теперь поселились на лабораторных растениях, Алексей Полилов искал в Португалии несколько лет, пока не понял, в какое время года их нужно искать.

«Смысл в том, что этих насекомых надо ловить зимой, а не летом, как все думали, — говорит Алексей Полилов. — Сейчас я уже точно знаю, где они живут, приезжаю и за 2 часа набираю сотни и даже тысячи экземпляров».

В ходе исследований А. А. Полилов выделил определенные черты, свойственные миниатюрным насекомым, среди которых, с одной стороны, общая схожесть их строения со строением более крупных особей, а с другой — ряд уникальных особенностей, обусловленных миниатюризацией. В частности, они включают в себя особое строение кровеносной и дыхательной систем.

Помимо этого выяснено также, что размеры внутренних органов при уменьшении размеров организма меняются непропорционально (например, половая и нервная системы гораздо больше относительно размеров тела у миниатюрных насекомых, чем у крупных видов).

В довершение были выделены ступени миниатюризации и впервые сформулированы гипотезы о факторах, препятствующих дальнейшему уменьшению размеров тела. В частности, одно из ограничений связано с числом Рейнольдса; то есть, говоря попросту, сверхмалым насекомых становится трудно летать. Но главное — дальнейшему уменьшению препятствуют минимально допустимые размеры нервной системы и органов чувств. Меньше, чем у этих насекомых, они быть уже не могут.

Это открытие важно не только для энтомологии. По сути, А. Полилов занимается одной из ключевых проблем науки — эволюцией жизни. Почему она приобретает те или иные формы, дает «добро» одним видам и отсекает другие? Как известно, каждый вид животных выбирает свой путь эволюции. К примеру, позвоночные в основном увеличивались в размерах, а насекомые пошли в противоположную сторону — миниатюризации. И получили ряд преимуществ. Так, им требуется меньше энергии и пищи. Чем насекомое миниатюрнее, тем легче ему прятаться от врагов. А еще у них чаще смена поколений и, при необходимости, быстрый прирост популяции.

Наиболее совершенную «конструкцию» среди микронасекомых имеют микроскопические осы Megaphragma, которых как раз изучает А. А. Полилов. «Мы обнаружили неожиданный факт: нейроны взрослых ос практически лишены ядер, — говорит ученый. — Это феномен. Ведь в природе нет живых существ, у которых нервная система не имеет ядер. Установлено также, что для обеспечения жизнедеятельности насекомому достаточно нервной системы всего лишь из 7 400 таких безъядерных нейронов»…

Почему природа пошла на такой эксперимент? По мнению Полилова, все дело опять же в миниатюризации. У куколки этой осы нейроны, как и положено, оснащены ядрами, но из-за этого нервная система получается аномально большой. Она занимает около 17 процентов объема тела и поглощает много энергии. Природа нашла неожиданный выход. Она убрала ядра из нейронов, сжав нервную систему до предела. В итоге оса стала размером с одноклеточную амебу. Но вот что самое поразительное. По сути, лишившись нервной системы, оса ничуть не потеряла в интеллекте. Она летает, находит себе добычу, размножается.

«Сейчас мы пытаемся разобраться с памятью осы, — говорит ученый. — Считается, что она связана с белковым синтезом, который невозможен без ядер в нейронах. Так вот, пока не ясно, что и как вообще может помнить такая оса. Но она явно помнит многое».

Еще лет двадцать тому назад «исследования строения мельчайших насекомых и пределов миниатюризации животных» (именно так звучит название этого исследования), скорее всего, заинтересовали бы лишь небольшое число энтомологов. Но в наше время полученные А. А. Полиловым результаты открывают новые возможности для целого ряда биотехнологических и биоинформационных направлений, среди которых микроробототехника, нанооптика, моделирование нейронных сетей, геномика.