Скорпионы точечно укрепляют жало и клешни металлами: исследование

Скорпионы — одни из самых древних хищников на Земле, и их главное оружие (жало на конце хвоста и клешни) давно привлекает внимание биологов. Ранее учёные замечали, что в кутикуле этих структур встречаются металлы, однако систематического анализа не проводилось. Новое исследование под руководством Сэма Кэмпбелла из Смитсоновского национального музея естественной истории впервые показало чёткую связь между составом металлических включений и образом жизни каждого вида.

Металлы размещаются с ювелирной точностью

Используя электронные микроскопы и рентгеновские аппараты, команда изучила строение кутикулы и распределение металлов у 18 видов скорпионов. Выяснилось, что на кончике жала металлы образуют резкую слоистую структуру: самый край насыщен цинком, а следующий слой — марганцем. Граница между ними настолько чёткая, что её можно увидеть визуально.

В клешнях металлы сосредоточены только вдоль режущей кромки подвижной части, которая участвует в захвате добычи. Там обнаружены цинк и, у некоторых видов, железо. Остальная поверхность клешней металлов почти не содержит. Таким образом, природа усилила именно те участки, которые испытывают максимальную нагрузку во время охоты.

Железо — не для силы, а для надёжности

Особый интерес вызвала роль железа. Биологи ожидали, что этот металл будет чаще встречаться у видов с мощными клешнями, но оказалось наоборот: железо преобладало у скорпионов с длинными и тонкими клешнями. Такие клешни не рассчитаны на сильное сжатие, однако они должны надёжно удерживать жертву, пока скорпион вводит яд. По мнению исследователей, железо не делает тонкие клешни «сильнее», а защищает их от износа и поломок, повышая долговечность.

Авторы заключили, что металлы присутствуют у всех изученных видов, но их смесь и концентрация сильно различаются. Цинк усиливает режущие поверхности, марганец предотвращает перелом жала на стыке твёрдого и гибкого слоёв, а железо поддерживает механическую стабильность отдельных структур.

Теперь учёные планируют проверить, встречаются ли аналогичные механизмы у других членистоногих — пауков, ос, муравьёв и пчёл. Если удастся выработать единый метод анализа, можно будет ответить на более общий вопрос: как эволюция «научила» животных использовать металлы для укрепления своих естественных орудий.

Исследование опубликовано в Journal of The Royal Society Interface.