Зачем мухе жужжальца

Жужжальца помогают мухе получать сведения о собственном движении и управлять им. Это небольшие парные органы с утолщением на конце, образовавшиеся из задних крыльев. У летающей мухи они участвуют в быстром управлении полётом; у некоторых изученных двукрылых помогают также сохранять устойчивую позу на ногах.

Что воспринимает движущийся орган

Во время полёта жужжальца колеблются. При повороте тела на движущийся орган действуют дополнительные силы. Чувствительные участки возле основания воспринимают возникающую нагрузку, а нервная система использует этот сигнал при управлении крыльями.

Такую работу сравнивают с гироскопом — устройством, помогающим обнаруживать вращательное движение. Сравнение объясняет задачу, а не наличие готового прибора или вращающегося колёсика внутри мухи. Жужжальце остаётся живым органом с подвижной частью и чувствительными структурами.

В исследовании плодовой мушки, дрозофилы, механические повороты вызывали компенсирующие изменения размаха и частоты взмахов крыльев. Опыты с изменением состояния жужжалец показали их необходимость для изученных ответов. Это не просто описание внешнего сходства органа с булавой: его участие проверяли по реакции двигательной системы на воздействие.

Зрение даёт другой путь обратной связи

Жужжальца работают вместе с другими источниками сведений. В отдельном исследовании дрозофил сравнивали реакции на механическое вращение и на движение видимого окружения. Измеряли изменения работы крыльев в устройстве, имитирующем условия полёта.

Зрительная система лучше отвечала на относительно медленные вращения, а ответ через жужжальца возрастал с увеличением скорости механического вращения. Два пути дополняли друг друга и помогали охватывать разные скорости изменений.

Поэтому наличие жужжалец не делает глаза ненужными. Видимое перемещение окружения и нагрузка на собственный движущийся орган возникают разными способами, хотя оба сигнала участвуют в одной задаче. При этом сравнение в исследовательском устройстве не задаёт единую скорость реакции каждой мухи в природе и не измеряет все её органы чувств одновременно.

Муха может изменять работу самого чувствительного органа

В более позднем опыте активность групп чувствительных клеток жужжалец записывали во время полёта закреплённых мух. Использовали метод, позволяющий отслеживать изменения кальция в клетках. Он давал сведения о работе группы, не каждой клетки отдельно.

В этих условиях две изученные группы на верхней стороне органа давали постоянно действующую обратную связь. Их активность менялась в условиях управляемой зрительной обратной связи и участвовала в быстрых манёврах.

Авторы предположили, что настройка может быть связана с мышцами самого жужжальца, меняющими размах его движения. Поэтому полезно рассматривать орган как часть управляемой системы, а не только как пассивный грузик. Но найденное участие определённых групп не позволяет приписать всем чувствительным участкам одинаковую роль: внутреннее устройство системы ещё требует изучения.

У мух-долгоножек обнаружили помощь при стоянии

Мухи-долгоножки — двукрылые насекомые с длинными ногами. В исследовании их свободного поведения жужжальца двигались при изменениях позы независимо от крыльев. Внешнее смещение ног тоже могло запускать эти движения, даже когда тело до воздействия не двигалось.

У животных с удалёнными жужжальцами устойчивость при возмущении была ниже, а восстановление занимало больше времени. Это поддержало объяснение, что сведения от органов могут использоваться и для управления ногами: насекомое удерживает положение на движущейся опоре или перестраивает позу после толчка.

Такие результаты расширяют представление о назначении жужжалец, но не доказывают одинаковое поведение всех мух. Опыт с долгоножками и полёт дрозофил относятся к разным животным и условиям. Нельзя по одной неподвижной мухе заключить, какие сигналы её нервная система сейчас использует.

Для знакомства с внешним видом достаточно обычной фотографии или спокойной записи. Маленькие органы могут быть прикрыты крыльями и ракурсом. Их отсутствие на снимке не равнозначно отсутствию у животного. Внешний кадр не показывает чувствительные клетки и не измеряет скорость управляющего ответа.