Дрозофилы маневрируют в полете с помощью двенадцати рулевых мышц, каждая из которых управляется только одной нервной клеткой.

Крылья насекомых устроены иначе, чем крылья птиц или летучих мышей. У позвоночных это преобразованные передние конечности, которые состоят из костей плеча, предплечья, запястья, кисти и прикреплённых к ним мышц. У насекомых же в крыльях нет ни костей, ни мышц, а с телом они соединены с помощью хитроумного соединения, которым управляет специальная мускулатура груди. Хотя разные насекомые летают по-разному, кто-то хуже, кто-то лучше, среди них есть настоящие асы вроде мух, комаров и других представителей отряда двукрылых, которые маневрируют в полете с исключительным искусством.

У дрозофилы на каждое крыло приходится более десяти мышц, чтобы рулить полетом. (Фото neryx / Depositphotos.)

Летательный симулятор для дрозофил. (Фото: Caltech.)

Исследователи из Калифорнийского технологического института попытались выяснить, как насекомым – точнее, мухам дрозофилам – удаётся так точно контролировать собственный полет. Летательные мышцы у них делятся на две группы, силовые и направляющие. Силовые мышцы насекомых действительно чрезвычайно сильны и считаются едва ли не самыми мощными в животном мире, и маневрировать с их помощью невозможно. Здесь нужны направляющие, «рулевые» мышцы – их у насекомых двенадцать.

Чтобы понять, как работает вся эта система, дрозофил сажали в специальный полётный симулятор, в котором муха махала крыльями, оставаясь на месте, а обстановка вокруг нее менялась, заставляя ее как бы менять направление полета. Дрозофилы были генетически модифицированными – в их мышцах синтезировался белок, который флуоресцировал в ответ на изменения уровня кальция. Мышечные сокращения зависят от ионов кальция, и с помощью светящегося белка можно было отличить одну мышцу от другой.

В статье в Current Biology Теодор Линдсей (Theodore Lindsay) и его коллеги пишут, что рулевые мышцы у дрозофилы отличаются по функциям: пять из них активны в полете всё время и нужны для небольшой корректировки курса, другие же семь большей частью неактивны и включаются только тогда, когда нужно совершить быстрый маневр, требующий большого мгновенного усилия. И те, и другие крепятся к четырём особым структурам в основании крыла, причём на один «рычаг» приходится по меньшей мере по одному рулевому мускулу обоих сортов.

Стоит также добавить, что каждая из двенадцати направляющих мышц контролируется только одним нейроном. То есть насекомым удалось решить довольно сложную биомеханическую задачу, ограничившись минимумом управляющих ресурсов, и, возможно, как это часто бывает, «наработки» насекомых пригодятся тем, кто пытается сделать летательные аппараты более маневренными и самостоятельными.