По всем признакам таракан соответствует образу неуловимого суперзлодея. Он скрывается, выползая из убежищ только в сумерках или в полной темноте. Носит усы — для конспирации. Неостановим и вездесущ: может оказаться в любом отапливаемом помещении, где есть хоть немного воды. Строит разветвленную сеть приспешников. Но главное — использует арсенал технических приспособлений, которым позавидовал бы даже Фантомас. «Вокруг света» представляет пять шедевров тараканьих технологий.
В организме тараканов вырабатывается большое количество белков-антидотов, служащих противоядием для самых разных отрав
1. Сверхпрочные доспехи
Каждый, кто хоть раз давил таракана, знает, как трудно это сделать. Злодея защищает панцирь, содержащий хитин — полисахарид, разрушающийся только под воздействием концентрированных щелочей и кислот.
Тараканью броню называют экзоскелетом, потому что именно к ней прикрепляются мышцы. Эксперименты показали, что насекомое может выдержать вес, в 900 раз превышающий его собственный, при этом сплющиваясь в три раза без ущерба здоровью. Дело в том, что экзоскелет состоит из отдельных пластин, соединенных эластичными мембранами. При сдавливании пластины уплощаются и заходят одна на другую.
Мало того, энергия деформации панциря передается ногам, и таракан автоматически выталкивает себя из плена. Казалось бы, невозможно ползти, будучи придавленным к земле, однако на этот случай суперзлодей отрастил специальные шипы на голенях.
Нога американского таракана (электронная микрофотография)
Источник: ALAMY / LEGION-MEDIA
Генетика
«Эволюция» по-быстрому
В 80-е годы XX века появились инсектициды на основе вкусной (для тараканов) глюкозы с примесью ядов. Спустя 10–15 лет многие тараканы разлюбили глюкозу и стали игнорировать ее, тем самым сделав отраву бесполезной. Полтора десятилетия — ничтожный срок в масштабах эволюции, тем не менее насекомым нередко удается адаптироваться к новым ядам даже быстрее.
Ученые предполагают, что за сотни миллионов лет существования тараканьего рода его представители сталкивались с ядами, аналогичными современным, и память об этих встречах хранится в ДНК насекомых. Чтобы адаптироваться к отраве, тараканам не нужно эволюционировать, достаточно лишь активировать старые гены.
2. Мощные челюсти
Тараканий рот устроен не так, как человеческий. У насекомого два комплекта челюстей: нижние максиллы и верхние мандибулы. И те и другие снабжены хитиновыми зубцами и работают подобно кусачкам.
Челюсти таракана под микроскопом, они в пять раз мощнее человеческих. Насекомые способны прогрызать древесину, пластик и даже бетон
Источник: SPL / LEGION-MEDIA
Голова у таракана маленькая, при этом кроме ротового аппарата в ней также размещается мозг и начальные отделы пищеварительной системы. Челюстным мышцам остается совсем мало места, так что быть сильными и быстрыми, как у тигра, они не могут. Поэтому мандибулы имеют сразу два комплекта мышц: одни быстрые и слабые, а другие медленные, но очень сильные.
Хватка таракана в пять раз мощнее, чем укус человека. Челюсти развивают усилие, в пятьдесят раз превосходящее собственный вес насекомого. Используя такие мощные инструменты, тараканы могут прогрызать древесину, пластик и даже бетон.
Размножение
Ясельная группа
Самка американского таракана (Periplaneta americana) с прикрепленной к панцирю оотекой
Источник: NPL / LEGION-MEDIA
Тараканы — заботливые родители. Некоторые виды носят яйца на своем теле вплоть до вылупления потомства. Яйца, упакованные стройными рядами в белковую пену, образуют оотеку. Эта «колыбелька» защищает малышей от воды и ядовитых веществ. Свежевылупившиеся тараканы, или нимфы, не разбегаются, а остаются в родном гнезде, образуя колонии.
3. Измерительные приборы
Тело таракана от брюшка до кончиков усов усыпано сверхчувствительными датчиками. Усики, лапки и церки (выросты на конце брюшка) покрыты сотнями волосков — сенсилл. Последние воспринимают вибрацию, звуки и даже запахи.
Тараканье крыло под микроскопом
Источник: MINDEN PICTURES / FOTODOM.RU
Сенсиллы устроены по-разному: одни реагируют на колебания воздуха, другие — на изгиб. Те, что чувствуют запахи, пронизаны десятками пор. Эти отверстия улавливают ничтожное количество вещества: всего нескольких молекул достаточно, чтобы таракан распознал яд или почувствовал присутствие привлекательного полового партнера.
Тараканы часто останавливаются, чтобы почистить свои усики. Ученые из России и США выяснили, что железистые клетки антенн выделяют специальные углеводы, которые увеличивают чувствительность сенсилл в несколько раз. Однако переизбыток подобных соединений забивает обонятельные поры, и в результате насекомым приходится тратить довольно много времени на удаление излишков этих веществ.
4. База данных отравляющих веществ
Тараканы появились на Земле около 235 млн лет назад, и каждая особь носит с собой багаж знаний, накопленный тараканьим родом за это время. Их ДНК — одна из самых длинных среди всех насекомых (тараканы уступают лишь перелетной саранче) и, кстати, длиннее человеческой. Об этой особенности суперзлодеев исследователи из Китайской академии наук узнали в 2018 году.
Панцирь гигантского таракана Aptera fusca из Южной Африки. Взрослые самки этого вида достигают длины 40 мм
Источник: MINDEN PICTURES / FOTODOM.RU
Однако важна не столько длина, сколько большое количество смысловых участков ДНК, то есть собственно генов: их у тараканов оказалось свыше 10 тысяч. Около 150 из них отвечают за обоняние, более 500 — за распознавание вкусов. В анализе химических веществ, вероятно, задействованы и сотни других генов.
Накопленный эволюционный опыт помогает тараканам безошибочно распознавать пищу и отличать безопасные субстанции от ядовитых. Кроме того, в организме насекомых вырабатывается большое количество белков-антидотов, служащих противоядием для самых разных отрав.
Медицина
Стоит ли бояться тараканов?
Стоит. Тело насекомых покрыто щетинками, на которых закрепляются возбудители многих заболеваний. Микроорганизмы скапливаются и на шипах тараканьих лапок. Это могут быть сальмонеллы и стафилококки, споры плесневых грибов, яйца гельминтов, лямблии, амебы. В кишечнике тараканов находили зловредных энтамеб и туберкулезную палочку, хотя случаи заражения человека от насекомых соответствующими болезнями неизвестны. Тараканьи фекалии и хитиновый панцирь иногда вызывают аллергию.
5. Химическая «рация»
Глядя на тараканов, сложно представить себе, что эти существа ведут активную общественную жизнь. Однако ученые из Бельгии обнаружили у насекомых и индивидуальные личностные качества, и корпоративную солидарность.
В эксперименте участвовало более трехсот тараканов, каждого из которых пометили радиодатчиком. Подопытных поодиночке помещали на ярко освещенную арену с укрытиями. Некоторые проявили себя храбрецами: долго исследовали пространство и лишь изредка прятались от света. Другие просто отсиживались в тени. Стоило объединить тараканов в группу, различия между ними сглаживались, каждая особь подстраивала свое поведение под действия сородичей. Побеждала коллективная трусость, что вполне понятно: осторожные живут дольше.
Тараканы собираются в группы и общаются, распространяя в воздухе химические вещества — агрегационные феромоны. Ученые из Университета Северной Каролины предположили, что феромоны выделяют не сами насекомые, а бактерии, живущие у них в кишечнике.
Энтомологи разделили тараканов на две группы: одних держали в стерильных условиях, а других — в обычном контейнере. Через некоторое время «стерильные» особи утратили способность формировать группы. Химический анализ показал, что в их экскрементах отсутствовало 12 жирных кислот, а еще 24 соединения были представлены в минимальных количествах. Именно эти вещества, испаряясь на воздухе, обеспечивали тараканам «радиообмен».
Окаменевшие останки таракана, жившего 30 миллионов лет назад. Найдены на территории Доминиканской Республики
Источник: MINDEN PICTURES / FOTODOM.RU
Техническое совершенство тараканов подтолкнуло людей к промышленному шпионажу. Инженеры Калифорнийского университета в Беркли создали робота под названием CRAM, который, подобно рыжим усачам, способен сжиматься и протискиваться сквозь узкие щели.
Появлению CRAM предшествовали продолжительные исследования биомеханики таракана. В будущем подобные машины помогут спасать людей из-под завалов. Получается, суперзлодей способен принести человеку немалую пользу, несмотря на давнюю вражду.