Как голотурия защищается липкими трубками

Некоторые морские огурцы, или голотурии, защищаются с помощью трубок Кювье. При угрозе они выбрасывают часть этих органов через выходное отверстие в задней части тела. В морской воде трубки удлиняются и могут опутывать нападающего. Для такой защиты важны два свойства: прилипание наружного слоя и прочность трубки.

Когда поверхность становится липкой

В исследовании одного европейского вида голотурии учёные изучали трубки с помощью нескольких методов микроскопии. Их интересовало устройство наружного слоя и то, откуда появляется клейкий материал. Внутри тела трубка должна храниться без преждевременного прилипания к окружающим тканям.

Снаружи находился защитный слой клеток, прикрывавший клетки с секреторными гранулами. Гранулы содержат вещества, которые клетка может выделить. При выбросе и удлинении защитный слой удалялся, а лежащие под ним клетки расправлялись и выходили на поверхность трубки.

Однако одного открытия этих клеток было недостаточно для появления липкости. При контакте с предметом они выпускали содержимое гранул. Материал менял вид, набухал и растекался по опоре, образуя тонкую однородную прослойку.

После отделения трубки на поверхности оставался этот слой, иногда вместе с волокнами соединительной ткани. Его устройство и прилипание можно было исследовать отдельно. Таким образом, защита включала последовательность изменений: удлинение органа, открытие клеток и выделение материала при соприкосновении. Это не простое выдавливание уже готовой липкой жидкости из любой части кожи голотурии.

Почему трубка выдерживает натяжение

В другой работе сравнивали трубки, ещё находившиеся внутри тела, и уже выброшенные удлинённые трубки того же вида. Их растягивали, измеряя сопротивление нагрузке, жёсткость и другие механические характеристики. Положение органа до выброса не позволяло автоматически предсказать свойства после него.

Покоящиеся трубки сравнительно легко удлинялись. Это подходило для быстрого развёртывания. После выброса материал поглощал значительную энергию при растяжении до разрыва. Такое свойство важно, когда опутанное животное тянет за прикрепившиеся нити.

Результаты связывали с изменяемой соединительной тканью, богатой коллагеном. Её механические свойства могут меняться при участии клеток. Исследователи нашли соответствующий тип клеток и обнаружили внутри них белок, связанный с повышением жёсткости такой ткани.

Дополнительные воздействия на клетки меняли часть измеряемых свойств трубок. Вместе эти признаки поддерживали участие особой соединительной ткани в защите. Для трубок описали необратимое повышение жёсткости. Это отличается от представления о неизменной мягкой нити: орган сначала должен раскрыться, а затем выдержать нагрузку. Прилипание поверхности и сопротивление разрыву при этом остаются разными характеристиками.

От чего зависит сила прикрепления

В более раннем исследовании сравнили прилипание трубок семи видов голотурий. Измеряли усилие отделения и пересчитывали его на площадь контакта. Такой подход позволял сравнивать прикрепление, не смешивая собственные свойства материала с размером соприкоснувшегося участка.

Два вида выбрали для подробной проверки условий. Прочность контакта менялась в зависимости от поверхности, температуры и солёности воды, а также времени после выброса. Поэтому слово «липкие» не означает одинакового удержания на любой опоре и в каждом опыте.

Различия между поверхностями поддерживали участие взаимодействий, связанных с их электрическими и химическими свойствами. Авторы также предполагали, что повышение жёсткости после удлинения уменьшает отслоение трубки и помогает сохранять контакт. Это было объяснением наблюдений, а не полной расшифровкой всех молекул клея.

Сравнение условий показывает, почему липкость полезно оценивать вместе с устройством и механикой органа. Оно не устанавливает универсальную силу удержания любого хищника и не доказывает одинаковую систему у всех морских огурцов. Опыты с отдельными трубками отвечают на более узкий вопрос, чем наблюдение исхода нападения в природе.

Что показывает изображение

На иллюстрации показана целая голотурия на каменистом морском дне. Видны вытянутое тёмное тело и небольшие наружные выступы. Защитные органы находятся внутри и не нарисованы поверх кожи. Спокойный портрет не измеряет липкость и не показывает выброс: работу трубок изучают наблюдением их строения и отдельными испытаниями.