Как поверхность крыла цикады действует на бактерии

Прозрачное крыло цикады кажется гладкой плёнкой с жилками. Однако при сильном увеличении на поверхности некоторых видов видны крошечные выступы. Контакт с таким крылом способен повреждать определённые бактерии. Чтобы понять этот эффект, нужно различать устройство поверхности, свойства бактериальной клетки и состав веществ на крыле.

Что показали первые опыты

В исследовании две тысячи двенадцатого года изучали взаимодействие крыла цикады с одним видом бактерий. Выяснилось, что клетки не просто избегали поверхности: они прикреплялись к ней, а контакт с мельчайшими структурами сопровождался повреждением и гибелью. Поэтому действие крыла нельзя было объяснить только тем, что загрязнения легко с него соскальзывают.

Авторы связывали результат с механическим повреждением клеток поверхностью. Это отличалось от объяснения, при котором крыло лишь отталкивает бактерии и остаётся чистым благодаря отсутствию прилипания. Для проверенных клеток сам контакт оказался существенным. При этом опыт относился к конкретному материалу и конкретным бактериям. Из него не следует, что всякая бактерия погибает на любом крыле насекомого.

В следующей работе предложили биофизическую модель такого взаимодействия. Она учитывала жёсткость оболочки бактериальной клетки: клетки с разными механическими свойствами должны неодинаково переносить контакт с выступами. Экспериментальная часть поддержала эту идею. После обработки, снижавшей жёсткость первоначально устойчивых бактерий, они становились восприимчивыми к действию крыла.

Так наблюдение повреждённых клеток дополнили проверяемым объяснением. Существенны не только выступы сами по себе, но и то, насколько клеточная оболочка сопротивляется деформации. Вместе с тем модель описывает исследованное взаимодействие. Она не делает одинаковыми все бактериальные оболочки и не превращает каждое прозрачное крыло в поверхность с одним и тем же действием.

Почему разные крылья дают разные результаты

Позднее исследователи сравнили поверхности крыльев трёх видов цикад. При помощи методов, позволяющих различать мельчайшие детали, они обнаружили упорядоченные выступы, похожие на очень маленькие столбики. Затем проверили прикрепление и состояние бактерий другого вида, чем в первых опытах.

При таком сравнении важно отдельно считать прикрепившиеся клетки и оценивать, живы ли они. Небольшое количество бактерий на поверхности само по себе ещё не доказывает, что поверхность их уничтожила. В этой работе бактерии занимали сопоставимую долю площади на крыльях всех трёх видов. Но соотношение погибших и живых клеток выраженно изменялось только у двух из них.

Следовательно, похожий общий облик поверхности не гарантировал одинакового результата. Различия в устройстве выступов помогали обсуждать, почему клетки сохраняются на одном крыле и чаще погибают на другом. Проверка относилась к выбранным видам, бактериям и условиям опыта. Наличие крошечных столбиков само по себе не служит достаточным доказательством одинакового действия любого крыла.

Какую роль играют вещества на поверхности

В работе две тысячи двадцатого года исследовали крылья ещё двух видов цикад. Авторы рассматривали одновременно мельчайший рельеф и химический состав поверхности. Среди обнаруженных соединений были жирные кислоты и углеводороды. В данном случае речь идёт о веществах на самом крыле, а не о препарате, добавленном для уничтожения бактерий.

Поверхностные вещества постепенно извлекали, после чего сопоставляли устройство выступов, смачивание водой, прикрепление бактерий и их выживание. Эти показатели не были взаимозаменяемыми. Изменение того, насколько легко вода растекается по крылу, не обязательно сопровождалось таким же изменением числа погибших клеток. Значение имели условия обработки и особенности каждого исследованного вида.

Поэтому результат нельзя свести к формуле «работает только форма выступов». Исследование показало влияние состава поверхности вместе с её устройством. Удаление веществ позволяло обсуждать их прямую роль и связь с изменением рельефа. Это дополняет механическое объяснение, но не означает, что один общий механизм уже проверен для всех цикад и всех бактерий.

Что видно на обычном изображении

На иллюстрации показана взрослая цикада с прозрачными крыльями, тёмным телом и красными глазами. Жилки различимы, а мельчайшие поверхностные выступы при таком масштабе не видны. По обычному портрету нельзя определить ни строение этих выступов, ни результат бактериального опыта.