Все новости

Ученые выяснили, как амазонской рыбе удается выдержать атаку пираний

Рыбы-арапаимы обладают толстой, прочной и при этом гибкой чешуей, которая может выдержать атаку пираний
Рыба-арапайма Shutterstock/FOTODOM
Описание
Рыба-арапайма
© Shutterstock/FOTODOM

ТАСС, 16 октября. Гигантские рыбы-арапаимы, живущие рядом с амазонскими пираньями, крайне редко становятся их жертвами благодаря особой структуре волокон белка внутри их чешуи, не трескающейся от укусов хищниц. Ее структуру биологи описали в научном журнале Matter.

"Стекло может и выглядит твердым и прочным, однако если вы попытаетесь пробить его, оно расколется на части. Когда природа пытается соединить твердый и мягкий материалы, она особым образом комбинирует их, предотвращая появление трещин. В данном случае роль такого "клея" берет на себя минерализованный белок-коллаген", - рассказал один из авторов работы, Роберт Ричи из Калифорнийского университета в Беркли. 

Пираньи, населяющие воды Амазонки и других рек Нового Света, входят в число самых агрессивных и опасных рыб на Земле. Они никогда не упускают возможности напасть на животных или птиц, кидаясь огромными косяками на добычу и вырывая куски мяса из ее тела, сопровождая свои атаки характерным "карканием" и "лаем". Смысл этих звуков ученые смогли раскрыть совсем недавно - так пираньи общаются друг с другом, сообщая о начале погони за добычей или о намерении вступить в драку.

При этом, что интересно, современные амазонские пираньи, несмотря на рекордно высокую силу укуса, выглядят карликами по сравнению с их древними родичами. В частности, мегапираньи (Megapiranha paranensis), населявшие Амазонию десять миллионов лет назад, достигали почти метровой длины и могли легко прокусить кость коровы, человека или любой другой крупной жертвы.

Столь опасные соседи, как отмечают Ричи и его коллеги, не мешали жизни амазонских арапаим, очень больших пресноводных рыб и своеобразных "живых ископаемых", существующих в почти неизменном виде в водах рек Южной Америки уже почти два десятка миллионов лет.

Сделано природой

Эти крупные рыбы, как давно знают натуралисты и местные жители, обладают необычно толстой и прочной, но при этом гибкой чешуей, способной выдержать в несколько раз больше давления, чем защитные покровы других обитателей рек и озер. Физики, биологи и химики давно изучают ее структуру в надежде создать рукотворный аналог этого непробиваемого щита, позволяющего арапаимам выдерживать атаки пираний.

Ричи и его коллеги выяснили, как работает эта органическая броня, наблюдая за тем, как меняется структура отдельных чешуек при растягивании и приложении достаточно сильного давления. Для этого ученые создали специальный аппарат, имитировавший укус пираний, вымочили чешуйки в воде и поместили их в это устройство. Как оказалось, удары этого прибора действительно повреждали чешую арапаим, однако при этом она не лопалась и не распадалась на части. Это происходило благодаря уникальной структуре и форме гибких волокон из белка коллагена, скрепляющих слои из твердых минерализованных отложений.

Их нити были уложены в узор особой формы, одновременно похожий на слоеный пирог и туго закрученную спираль. Коллаген, заплетенный подобным образом, как показали опыты Ричи и его команды, может восстанавливать себя после появления повреждений и не давать трещинам разрастаться еще сильнее, если чешуйки растягиваются или подвергаются другим типам деформаций.

Сейчас ученые пытаются скопировать этот узор, что поможет создать более прочные и гибкие бронежилеты. Кроме того, они планируют детально изучить совместную историю эволюции пираний и арапаим в надежде понять, как последние обзавелись столь прочной чешуей и как к этому приспосабливались их соседки-хищницы.