Исследователи выяснили, как раковинная амеба Arcella управляет множественными ложноножками для передвижения, адаптируясь к различной твердости поверхностей и вдохновляя разработчиков биоподобных микророботов.
Международная команда, возглавляемая учеными университета Хоккайдо, провела детальное исследование механизмов передвижения раковинной амебы Arcella sp., выявив неожиданные стратегии перемещения за счет координации большого количества псевдоподий. Аналогично своим щупальцам «работает» осьминог. Результаты были опубликованы в научном журнале Proceedings of the Japan Academy, Series B.
Arcella — одноклеточный организм с жесткой куполообразной «раковиной», обитающий в пресных водоемах и торфяниках. Исследователи отметили, что ее передвижение значительно отличается от стандартного движения амеб. Из-за прочной оболочки классическое вытягивание и оттягивание тела невозможно, и вместо этого «амеба с домиком» одновременно использует несколько псевдоподий для продвижения вперед и поддержания стабильности.
Как Arcella балансирует и адаптируется к поверхности
Для оценки усилий, которые амеба прикладывает к поверхности, ученые использовали покрытие с интегрированными флуоресцентными частицами и отслеживали их перемещение. Это дало возможность оценить тяговые силы (traction stress), с помощью которых организм ориентируется и передвигается. Они установили, что градиент сил спереди и сзади определяет направление поступательных движений, а различие между левым и правым боками вызывает боковые смещения. Амеба не умеет пятиться назад.
Научный интерес также вызвало влияние твердости поверхности. На жестком субстрате (стекло, плотный гель) амеба двигалась более активно и в три раза быстрее. На мягком геле движения были более «разбросанными» — ложноножки тянулись в разные стороны, что напоминало исследовательское, осторожное поведение.
Такое чередование режимов движения — от быстрого и целенаправленного к более медленному и исследовательскому — может помочь Arcella выживать в разнообразных природных условиях, где твердость субстрата часто варьируется.
Почему это важно
Раковинные амебы занимают значимую роль в пищевых цепях пресноводных экосистем, питаясь бактериями и микроводорослями и становясь пищей для более крупных организмов. Концентрация амеб служит показателем здоровья водной экосистемы. Понимание их поведения улучшает представление о микроэкологии и позволяет черпать вдохновение из природных механизмов для разработки мягкотельных микророботов, которые перенимают адаптивные стратегии движения у природы.