Прошлым летом биолог-эволюционист Ксавье Занле (Xavier Zahnle) доставил коллегам-исследователям многоножек зрительное удовольствие. Аспирант Калифорнийского университета в Дэвисе сделал цифровые снимки мужского полового органа (или гонопода) многоножки Pseudopolydesmus serratus изнутри. Сотрудники Занле внимательно изучили снимки, ища ответ на давний вопрос, — как самцы-многоножки доставляют сперму.

Секс многоножек — дело темное, сокрытое рядами ног. Половые органы самки многоножки — парная вульва — расположены в третьем сегменте от головы. Когда самка готова к спариванию, она выталкивает вульвы из-за ног. Самец обхватывает ее своими многочисленными ногами, зацепляет вульвы своими гоноподами, каждый длиной всего в миллиметр, и вставляет внутрь их волосистую оконечность. С 1931 года исследователи многоножек подозревают, что сперма попадает прямо в самку по протоке гонопода, называемой семенным каналом. В обзорной статье рода Pseudopolydesmus от 2019 года Занле и его коллеги эту идею поддержали. Но проверить это экспериментально до сих пор не удавалось.

Чтобы взглянуть поближе, Занле вместе с Петрой Зирвальд (Petra Sierwald), помощником куратора отдела паукообразных и многоножек в Полевом музее естественной истории в Чикаго, и другими коллегами обратились к самым современным методам визуализации — вплоть до сканирования электронов, микроскопии и ультрафиолетовой флуоресцентной томографии. Применяя эти методы к образцам из коллекций Полевого музея, включая пару P. Serratus, сохранившуюся во время совокупления, команда реконструировала, как спариваются многоножки.

Затем они заглянули внутрь животных, используя технику визуализации, называемую микрокомпьютерной томографией, или микро-КТ. Образец облучается рентгеновскими лучами ради серии изображений в серой гамме, где участки выглядят тем ярче, чем они плотнее. Затем компьютерная программа компилирует изображения в единый блок пикселей, а оператор при помощи программного обеспечения раскрашивает различные структуры внутри блока, создавая трехмерную копию. Это позволяет исследователям изучать цифровые модели образцов «со всех сторон», говорит Занле. «Видно как на ладони, что где находится, откуда идет и куда ведет», — говорит он.

Так вот, микро-КТ раскрыла удивительную подробность, как самец многоножки доставляет сперму. Изображения показали, что семенной канал обходит волосистую оконечность и выводит сперму в камеру. Только после этого сперматозоиды выходят через отросток. «Канал описывает полный круг, это невероятно, — говорит Занле, — это совсем не то, что мы описали в статье 2019 года. Мы ошиблись». Он и его коллеги опубликовали свои находки в журнале «Структура и развитие членистоногих» (Arthropod Structure and Development) в начале этого года.

Не участвовавший в исследовании водный энтомолог из испанского Университета Гранады Хавьер Альба-Терседор (Javier Alba-Tercedor) назвал работу Занле «хорошим примером, чего можно достичь с помощью микрокомпьютерной томографии». Альба-Терседор, лауреат премий за работу по микро-КТ, говорит, что самая трудоемкая часть процесса — это окрашивание на изображениях различных структур. Но как только этот этап готов, полученные данные могут использовать другие исследователи для дальнейшего изучения.

Зирвальд считает микро-КТ переломным моментом в изучении многоножек. Когда она начала изучать многоножек в 1997 году, технология микро-КТ в энтомологии почти не применялась. Ее первоначальный план по исследованию вульв многоножек по сброшенным покровам провалился, потому что оказалось, что «проклятые многоножки свой экзувий пожирают». Без микро-КТ пришлось бы убить массу многоножек и расчленить их, говорит она. Теперь необходимость вскрытия отпала, а это означает, что больше животных уцелеет для будущих исследований. «Это действительно круто», — говорит она, добавляя, что микро-КТ — «действительно большой шаг вперед» в понимании того, как работают половые органы.

Сирвальд надеется, что рано или поздно методы визуализации помогут исследователям определить виды многоножек, разобраться в их географическом распределении и узнать больше, как различные таксоны связаны друг с другом. Еще она подозревает, что выделения спаривающихся многоножек могут иметь коммерческое или фармацевтическое применение.

Энтомолог и куратор Музея естествознания в датском Орхусе Томас Симонсен (Thomas Simonsen) в исследовании не участвовал, но считает его «превосходным». Он согласен с Зирвальд, что изучению многоножек помогут передовые методы исследования. Он отмечает, что наряду с исследованиями ДНК важно иметь детальные знания морфологии, чтобы «понять разнообразие и эволюцию членистоногих», особенно в тех таксономических группах, где филогенетические связи плохо изучены.

Занле сейчас сосредоточен на самцах многоножек. Он говорит, что многоножки представляют собой множество форм и функций. По его словам, это не просто «много ног», а большое разнообразие «от плоской спины до больших цилиндров и крошечных щетинок». Благодаря быстрому освоению новой технологии с микро-КТ Занле оказался в «хорошей компании», — к этой технике прибегает все больше исследователей членистоногих. Теперь он хочет выяснить, обнаружится ли та же петля семенного канала у других видов: «Я хочу исследовать их всех».

Материалы ИноСМИ содержат оценки исключительно зарубежных СМИ и не отражают позицию редакции ИноСМИ.