Почему комары не лопаются от выпитой крови?

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com
| Статья | Флора и фауна

Комар относится к насекомым с экзоскелетом, вес которого составляет всего несколько миллиграммов. При этом самка комара способна потребить объем крови, который в несколько раз превышает массу ее собственного тела. С точки зрения физики и гидродинамики, закачивание тяжелой жидкости в миниатюрное тело должно приводить к разрыву внутренних оболочек или хитинового покрова. Однако этого не происходит. Отсутствие разрывов и сохранение целостности насекомого обеспечивается сложной системой разделения жидкостей, непрерывным процессом фильтрации и специфическим строением пищеварительного тракта.

Комар кусает человека
Комар кусает человека
Автор: Достояние общественности Источник: ru.wikipedia.org

Анатомия пищевого тракта и разделение жидкостей

Хоботок комара не является единой трубкой. Это сложный футляр, состоящий из нескольких стилетов, два из которых образуют отдельные каналы: по одному насекомое впрыскивает слюну с антикоагулянтами, а по другому засасывает кровь. При всасывании крови она минует зоб. Зоб представляет собой специальный вырост передней кишки и используется комарами исключительно для хранения и постепенного переваривания углеводной пищи, такой как нектар растений. Цельная кровь направляется мышечным насосом напрямую в среднюю кишку.

Это ключевой момент: средняя кишка комара обладает уникальной способностью к колоссальному растяжению. Ее стенки состоят из особого эпителия и эластичных складок, которые разглаживаются по мере поступления жидкости, превращая кишку в объемный резервуар. Такое разделение потоков эволюционно закрепилось для того, чтобы питательный нектар мог расходоваться постепенно на поддержание базовой энергии, а массивная белковая порция крови сразу поступала в отдел, приспособленный для ее быстрого концентрирования и переваривания.

1 - кровь, триптофан, лейцин → только в среднюю кишку (клапан зоба (индиго) закрыт, клапан средней кишки (сиреневый), открыт); 2 - сахара (мальтоза, сахароза, фруктоза, трегалоза) → только в зоб (клапан зоба (индиго) открыт, клапан средней кишки (сиреневый) закрыт); 3 - вода, серин → в оба отдела одновременно (оба клапана открыт) - это состояние по умолчанию.
1 — кровь, триптофан, лейцин → только в среднюю кишку (клапан зоба (индиго) закрыт, клапан средней кишки (сиреневый), открыт); 2 — сахара (мальтоза, сахароза, фруктоза, трегалоза) → только в зоб (клапан зоба (индиго) открыт, клапан средней кишки (сиреневый) закрыт); 3 — вода, серин → в оба отдела одновременно (оба клапана открыт) — это состояние по умолчанию.
Автор: Gorboff

Механизм быстрого выведения жидкости

Кровь млекопитающих более чем на восемьдесят процентов состоит из воды. Комару не требуется этот объем жидкости; его биологическая цель — получение белков и железа, необходимых для формирования яиц. Чтобы избежать переполнения зоба и разрыва тела от избытка воды, у комаров развился механизм, который в энтомологии называется быстрым диурезом.

Процесс выведения лишней жидкости начинается не после укуса, а непосредственно во время него. Как только кровь поступает в среднюю кишку, ее водная часть начинает фильтроваться через стенки. Жидкость переходит в мальпигиевы сосуды — специализированные выделительные трубочки, которые выполняют функцию почек. Из мальпигиевых сосудов вода с растворенными в ней ненужными солями и продуктами распада направляется в заднюю кишку и выводится наружу через анальное отверстие. Комар буквально выделяет прозрачную мочу непрерывной струей, пока его хоботок находится в ранке.

Этот процесс позволяет поддерживать внутреннее давление на стабильном уровне и предотвращает растягивание зоба до критических пределов. Насекомое избавляется от воды, концентрируя в своем теле только густую, насыщенную эритроцитами массу.

Самка Anopheles stephensi, которая напилась крови и начала выделять излишнее количество жидкой фракции крови
Самка Anopheles stephensi, которая напилась крови и начала выделять излишнее количество жидкой фракции крови
Автор: Jim Gathany Источник: ru.wikipedia.org

Трансформация и усвоение питательных веществ

После того как комар прерывает контакт с жертвой и основная часть воды выведена, оставшаяся в зобу густая масса, состоящая из эритроцитов и плазмы, начинает перемещаться в среднюю кишку.

Средняя кишка комара устроена таким образом, чтобы выдерживать агрессивную химическую среду. Внутри нее находится перитрофический матрикс — своеобразная полупроницаемая сетка, которая обволакивает пищевой комок. Эта сетка защищает собственные ткани кишки от механического повреждения твердыми клетками крови и концентрирует пищеварительные ферменты вокруг пищевого комка.

В средней кишке эритроциты разрушаются. Ферменты расщепляют гемоглобин на аминокислоты. Эти аминокислоты через стенки кишки всасываются в гемолимфу (аналог крови у насекомых) и транспортируются к яичникам. Именно из этих белков строится оболочка яиц. Сам процесс переваривания занимает от одного до трех дней. В это время средняя кишка остается растянутой, а брюшко комара сохраняет темный, красноватый или черный цвет, который мы видим невооруженным глазом. Как только питательные вещества усвоены, а яйца сформированы, остатки непереваренных оболочек эритроцитов и пигменты выводятся из организма, и кишка возвращается к своим нормальным размерам.

Самка комара рода Culex питается
Самка комара рода Culex питается
Автор: Centers for Disease Control and Prevention Источник: commons.wikimedia.org

Эластичность покровов и системы контроля давления

Физическую целостность комара во время питания обеспечивает не только внутренняя фильтрация, но и строение его экзоскелета. Хитиновые пластины, покрывающие тело насекомого, жесткие, но они соединены между собой тонкими эластичными мембранами. Эти мембраны располагаются в области сочленений сегментов брюшка. По мере поступления крови в зоб и растяжения средней кишки, сегменты брюшка раздвигаются, а эластичные мембраны растягиваются, увеличивая общий объем тела.

Кроме того, в стенках зоба и средней кишки расположены механорецепторы — клетки, реагирующие на растяжение. Когда объем поступившей крови достигает физиологического максимума, рецепторы посылают нервный импульс в мозг. Этот импульс блокирует работу мышечного насоса в головном отделе хоботка.

Насекомое просто перестает всасывать кровь, даже если физический доступ к сосуду жертвы еще сохранен. Эта система автоматического отключения предотвращает механическое переполнение внутренних резервуаров.

Изображение в превью:
Автор: Достояние общественности
Источник: commons.wikimedia.org
Автор не входит в состав редакции iXBT.com (подробнее »)
Об авторе
Почта для связи — gorbov.busines@yandex.ru

1 комментарий

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Обзор мультиварки, которая заменит много других устройств РЕДМОНД RMC-M52

Мультиварки на кухне стали для многих незаменимыми помощниками. Они позволяют приготовить вкусный завтрак, обед или ужин одним нажатием пары кнопок. Не нужно постоянно следить за процессом...

Мой любимый Московский марафон: менее четырёх часов горок, только горок и ничего кроме горок

Девиз Московского марафона — «Быть примером для многих». Мой результат — 3:57:30 без гелей, только на воде, бананах и апельсинах. Увеличение высоты — 272 м. На...

✦ ИИ  Куда делись деревья и трава: почему русские деревни на фотографиях XIX века выглядят такими голыми

Ряд изб, заборы, колеи, люди у ворот. Между домами — широкая полоса земли, на которой, кажется, не растёт вообще ничего. Ни привычных берёз у крыльца, ни сирени, ни даже густой травы...

Омурайсу: как омлет, рис и кетчуп превратились в одно из самых ностальгических блюд Японии

У омурайсу есть внешний вид, который почти невозможно перепутать с чем-то ещё. Овальная горка риса спрятана под жёлтым омлетом, сверху — яркая красная линия кетчупа. Иногда ею рисуют...

Почему Игарский порт пришёл в упадок, а Дудинский продолжил развиваться, хотя оба когда-то играли ключевую роль в судоходстве Енисея

На берегах Енисея, в арктических широтах Красноярского края, расположены два порта, Игарка и Дудинка. Оба возникли в первой половине XX века в связи с освоением Северного морского пути и ресурсами...