Тараканы варьируют силу укуса, переключаясь между сильными и слабыми челюстными мышцами.

Рот таракана, и вообще насекомых (и, если уж на то пошло, всех членистоногих) устроен совсем не так, как у позвоночных. У насекомых тоже есть верхние и нижние челюсти, но они у них парные, раскрывающиеся в горизонтальной плоскости, без зубов, и называются максиллами (нижние челюсти) и мандибулами, или жвалами (верхние челюсти). Верхние челюсти часто бывают весьма велики: «клешни», которые угрожающе раскрывают муравей или жук, это именно жвалы.

Американский таракан Periplaneta americana, вид спереди. (Фото USGS Bee Inventory and Monitoring Lab / Flickr.com.)

Микротомографический снимок головы таракана с быстрыми и медленными мышцами, управляющими тараканьими жвалами. (Иллюстрация Tom Weihmann / University of Cambridge.)

Своими жвалами насекомые могут делать массу всего: измельчать пищу, копать норы, переносить что-нибудь с места на место, кормить потомство. Крепятся челюсти к голове, в которой, кроме мышц, управляющих ротовым аппаратом, заключены ещё и мозг, и начальные отделы пищеварительной системы, на голове же сидят органы чувств. То есть для мышц челюстей места остаётся не так много, и они часто размещены не совсем выгодным способом – если в качестве выгоды рассматривать скорость работы и максимально возможную силу укуса. Но в то же время многих насекомых это ничуть не смущает; например, тараканы легко измельчают такие твёрдые субстраты, как дерево, требующие большой силы в челюстях.

Исследователи из Кембриджа, Йенского университета имени Фридриха Шиллера и Штуттгартского университета выяснили, что для разных работ у тараканов есть два комплекта мышц, управляющих жвалами. Опыты ставили с Periplaneta americana, американскими тараканами, у которых сила хватки верхних челюстей может в 50 раз превосходить вес тела. Работу челюстных мышц оценивали при разных углах раскрытия жвал, и оказалось, что P. americana могут довольно сильно варьировать длительность и силу укуса – от очень короткого и слабого, до очень сильного, но на который тратится много времени. Как пишут авторы работы в PLoS ONE, для коротких и слабых укусов насекомые использовали «быстрые» мышцы, для сильных же – более медленные, сила которых нарастала постепенно во время сокращения.

То есть при невозможности из-за устройства головы создать мышцы, которые были бы и быстрыми, и сильными, эволюция тараканов пошла по пути разделения обязанностей: когда, например, нужно что-то схватить и убежать, срабатывают быстрые и слабые мышцы, когда нужно терпеливо вгрызаться в твёрдый субстрат – медленные и сильные. Насекомые часто служат источником идей для инженеров, так что, возможно, эти новые данные помогут в конструировании каких-то небольших, но очень сильных механизмов.