• Комаха

    Олексій ПОЛИЛОВ: «Невідомі комахи живуть у нас за вікном

    09.10.2015

    1857 Олексій ПОЛИЛОВ: «Невідомі комахи живуть у нас за вікном»

    Нова зірка ентомології — про те, як дрібні жучки можуть допомогти вирішити великі людські проблеми в медицині

    Олексій ПОЛИЛОВ: «Невідомі комахи живуть у нас за вікном

    Олексій ПОЛИЛОВ: «Невідомі комахи живуть у нас за вікном

    Олексій ПОЛИЛОВ: «Невідомі комахи живуть у нас за вікном
    Тема досліджень доцента кафедри ентомології біофаку МДУ Олексія Полилова — особливості будови найдрібніших комах. Результати його робіт стали сенсацією і дали старт світової наукової гонці за відкриттями. Не дивно, що 32-річний кандидат біологічних наук став одним з лауреатів премії Президента РФ в галузі науки та інновацій для молодих вчених за 2013 рік.

    Вже більше 10 років я займаюся вивченням будови найдрібніших комах з різних загонів. Це і жуки, і перетинчастокрилі, і сеноеды — дуже різні комахи. Їх об’єднує малий розмір організму — найдрібніші види досягають довжини всього 0,14 міліметра. Видів таких комах багато, але їх будова організмів до цього часу не вивчалась. Мені цікаво, що відбувається з конструкцією органів при зменшенні розмірів тіла комах від одного сантиметра до десятих часток міліметра. За лінійними розмірами — це зменшення в сто разів, а за обсягом — в сто п’ятдесят тисяч і більше разів. Мета моєї роботи — зрозуміти, що в організмі комахи залишається тим самим, що змінюється.

    У природі існують більш дрібні комахи?

    Межі мініатюризації — одна з підсумкових напрямків того, чим я займаюся. Це цікаво, тому що дрібні комахи — одні з найбільш складно влаштованих багатоклітинних організмів. Конструктивні обмеження, які спостерігаємо у цих комах, універсальні і для інших тварин. Вивчення факторів, що обмежують розміри їх тіла, полягає у виявленні причин, що обмежують зменшення розмірів окремих органів.

    Є органи, розмір яких не може змінюватися пропорційно зміні розміру тіла. Непропорційно змінюється, наприклад, статева система. Розвивається тільки одне яйце, яке займає більше половини довжини тіла самки. Адже з нього має вийти готова до життя личинка, а її живучість визначається кількістю клітин, з яких побудований організм. Для розвитку такого величезного яйця необхідна статева система, яка займає значну частину тіла комахи.

    Ще один яскравий приклад — нервова система. Її ефективність визначається кількістю клітин і числом контактів між ними, тому зменшити її розмір пропорційно розміру тіла дуже складно. Навіть у самих маленьких комах, розміром з амебу, в мозку більше чотирьох тисяч клітин. Відносний об’єм нервової системи найдрібніших комах значно більше, ніж у людини або інших тварин, — 20% організму! Мозок займає не тільки голову, але і грудні й черевні відділи, що створює серйозні енергетичні витрати. Адже у ссавців, мозок яких становить відсотки або частки відсотків тіла, його енерговитрати — до половини всього витрати енергії.

    Зменшується і розмір нервової клітини — нейрона. Це одні із самих дрібних клітин, що входять до складу організму багатоклітинних тварин. В їх будові порушуються фундаментальні цитологічні закони: в нейронах відсутнє ядро. Це так звані без’ядерні нейрони.

    Чому відкриття без’ядерних нейронів стало сенсацією?

    Без’ядерні нейрони ні в кого з тварин раніше не були виявлені. З їх виявленням ставиться під сумнів прийнятий в науці принцип роботи нервової системи, який досі був побудований на постулаті «нервові клітини не відновлюються». Якщо розділити нейрон на частини, то частина без ядра гине, зростити розділене ядро не можна. Але пару років тому в роботах деяких вчених було показано, що в лабораторії можна розділити клітку на частини, які будуть працювати. Можна навіть створити умови, в яких вони будуть знову зростатися. Це був прорив.

    Мною знайдений цілий організм, більшість нейронів якого без’ядерні. Вони функціонують без ядер не в спеціальних лабораторних умовах, а в природі. Це комаха літає, живиться, знаходить господарів. Тобто система без’ядерних нейронів працює самим активним чином! Тому це комаха може стати об’єктом вивчення процесу відновлення нейронів.

    Друга проблема, яка може бути вирішена в ході досліджень найдрібніших комах, — вивчення пам’яті. За сучасними уявленнями довгострокова пам’ять визначається білковим синтезом. В моїх роботах досліджено дрібні комахи, у яких неможливий синтез білків у зв’язку з відсутністю ядер.

    Сьогодні постає питання — чи можливе навчання і пам’ять у найдрібніших комах? Якщо — так, то як це узгодити з сучасною теорією пам’яті?

    Дрібні комахи піддаються «дресируванню»?

    В нашій лабораторії проходять класичні експерименти з навчання тварин реагувати на умовний сигнал. Їм пропонується стимул — чи це запах, або їжа. Стимул змушує їх вчиняти певні дії. Потім стимул забирається, і тварини роблять ті ж самі дії, керуючись умовним рефлексом, який виробився в процесі експерименту.

    Ми півтора року намагаємося ставити експерименти з навчання найдрібніших комах, і поки що результат негативний. Можливо, не змогли правильно підібрати стимули, запропонувати їм гідну мотивацію — ті речовини, які б змусили їх вирішувати поставлене нами завдання.

    Як вдається виявити в дикій природі микронасекомых?

    Я збираю їх з допомогою сита, яке дозволяє брати субстрат гниючої деревини, і на світлому фоні після просіювання вибирати щось дрібне і бегающее. Зрозуміти, що це таке, — складно. Тому я беру все, що є, і розбираю детально під мікроскопом.

    Наприклад, щоб знайти найдрібніших паразитичних комах, я збирав рослини, на яких живуть комахи, які їх їдять, а в яйцях цих жуків, вже в лабораторії, знаходив найдрібніших паразитуючих комах.

    Вами були відкриті нові види?

    Взагалі-то в ході наших експедицій — в Примор’ї, у В’єтнам — ми виявили багато невідомих науці комах. Але описали лише 12 нових видів і три раніше невідомих роду. Справа в тому, що зробити опис нового виду — це окрема робота. Але ступінь дослідженості найдрібніших комах така, що можна відкривати нові види, не виїжджаючи з Підмосков’я. Невідомі комахи живуть у нас за вікном.

    Хто оплачує ваші експедиції?

    Частина фінансую я сам, деякі оплачую з грантів, експедиції до В’єтнаму спонсоруються Російською академією наук. Там організований Російсько-в’єтнамський тропічний центр, який підпорядковується РАН і В’єтнамської академії наук, на його базі ми проводили частина відряджень.

    Ми займаємося фундаментальною наукою в чистому вигляді. Прикладного застосування поки немає. З іншого боку, очевидно, що мініатюризація — це один із напрямів розвитку сучасної техніки, і виявлення загальних закономірностей можна буде використовувати в біотехнологіях.

    Після опису мною знайдених у найдрібніших комах без’ядерних нейронів кілька нейробіологічних лабораторій зайнялися цією темою дуже активно. Це вчені з Канади, США і Євросоюзу. Але поки їх зусилля не увінчалися успіхом.

    Комахи з без’ядерної нервовою системою — це специфічна група, рід, який живе в яйцях інших комах, які, в свою чергу, живуть на рослинах в суворо визначених місцях. Поки мене захищає від конкурентів те обставина, що цих комах можна зловити не круглий рік. Я витратив кілька років, щоб зрозуміти, коли їх можна знайти. Зате сьогодні у мене фора рік або два — перед тими, хто буде вивчати ці нейрони.

    Короткий опис статті: комаха Нова зірка ентомології — про те, як дрібні жучки можуть допомогти вирішити великі людські проблеми в медицині Товариство

    Джерело: Олексій ПОЛИЛОВ: «Невідомі комахи живуть у нас за вікном» — Суспільство — Нова Газета

    Також ви можете прочитати