Вчені дослідили механізм, завдяки якому гусениці здатні усього за кілька секунд спинити при травмуванні втрату гемолімфи, яка є аналогом крові. Як з'ясувалося, уже в перші секунди виходу гемолімфи у навколишнє середовище, вона перетворюється з рідкої водянистої в еластичну, що втягує її назад у рану. Водночас клітини крові комах разом із білками скупчуються і формують кірку, що закриває рану від інфекцій. Дослідження може мати практичну користь, допомігши у створенні нових ефективних засобів для спинення кровотечі у людей. Його опублікували у журналі Frontiers in Soft Matter.
Гусениця тютюнового бражника. Konstantin Kornev
Що незвичайного у згортанні гемолімфи гусениць?
На відміну від хребетних тварин, комахи мають не червону наповнену різноманітними клітинами кров, а зазвичай прозору гемолімфу з рухливими клітинами гемоцитами. При цьому у різних видів кількість гемоцитів у гемолімфі може суттєво відрізнятися. Але при пораненнях тіла вони однаково можуть загинути від витоку гемолімфи, через що у них розвинулися захисні механізми, подібні до згортання крові. У багатьох видів втрата рідини з тіла припиняється уже за кілька секунд, однак як саме — дотепер було достеменно невідомо. Це й спонукало до нових вивчень явища.
Досліджувати швидке згортання гемолімфи важко, тож науковці мали діяти дуже швидко. Та навіть у такому разі рівень невдач сягав 95 відсотків, вимагаючи багатьох спроб. Вчені поміщали гусениць тютюнового бражника (Manduca sexta) у пластикові трубки для знерухомлення, а тоді проколювали одну з кінцівок через отвір у трубці. Відтак прикладали до рани металеву кульку, яку відтягували, створюючи гемолімфовий мостик між раною та кулькою. Реєструючи поведінку рідини на високошвидкісну камеру, вчені у деталях дослідили, як вона змінює властивості.
Що відбувалося з гемолімфою?
Протягом перших кількох секунд гемолімфа поводилася як звичайна низькоеластична рідина, подібна до води, яка погано розтягується і крапає. Однак уже в наступні секунди вона зазнавала значної зміни, згущуючись та перетворюючись на в'язкоеластичну рідину, яка при розтягуванні формує тяжі. Дослідники з'ясували, що завдяки цьому ефекту гемолімфа не може так само легко витікати з тіла і натомість частково втягується назад у рану.
Вивчення поводження гемолімфи при витіканні з тіла гусениці. Pavel Aprelev et al. / Frontiers in Soft Matter, 2024
Наступним етапом спинення крововтрати у гусениць було утворення кірки на рані, яка остаточно перешкоджала витоку гемолімфи за 60-90 секунд після поранення. І тут важлива роль виявилася у гемоцитів, які завдяки волокнистим білкам з'єднуються в агрегати. Вони з поверхні краплі, де утворювалися, скупчуються у її центрі та наче закорковують рану. Подібного не відбувалося з гемолімфою комах, які мають низьку кількість гемоцитів, як-от у дорослих метеликів.
Як можна використати знання про гусениць?
Згортання крові у людей є набагато складнішим процесом, із більшою кількістю етапів, ніж у комах. Через це і спинення кровотеч за такий короткий час, як у гусениць у дослідах, зазвичай не відбувається. Тому науковці сподіваються, що їхні знання про згортання гемолімфи у комах може допомогти створити нові підходи до створення кровоспинних засобів для людей і тварин.
- Нові препарати для швидкого згортання крові особливо можуть згодитися людям, які мають проблеми з коагуляцією Зазвичай стан визначають аналізами у лікарнях, однак інженери створили пристрій, що дозволяє оцінити згортання крові за допомогою звичайного смартфона.