Сканирующая электронная микроскопия позволяет увидеть кожу акулы в сверхмощном увеличении.

Загадочная прочность и гладкость кожи акулы

Вы когда-нибудь задумывались, что делает кожу акулы такой прочной и гладкой? Ответ кроется в дентальных чешуйках — крошечных структурах, похожих на зубы, которые покрывают кожу акулы. Изготовленные из того же материала, что и зубы, и имеющие форму небольших чешуек с бороздами, эти микроскопические пластины брони не только для красоты. Дентальные чешуйки помогают акулам легко скользить в воде и защищают их кожу, особенно во время спаривания.

Нераскрытые аспекты формы дентальных чешуек

Хотя многое известно, исследователи до сих пор не до конца понимают, как форма дентальных чешуек меняется в разных частях тела акулы по мере её роста, и существуют ли различия между самцами и самками.

Чтобы разгадать эту тайну, исследователи из Атлантического университета Флориды обратились к визуализации высокого разрешения для изучения акул-шапочек (Sphyrna tiburo) — миниатюрных кузенов акул-молотов. Используя передовую сканирующую электронную микроскопию, они смогли получить подробные изображения кожи акул, сосредоточив внимание на мельчайших особенностях, таких как форма, размер дентальных чешуек и характер гребней — деталях, слишком мелких, чтобы их можно было увидеть с помощью стандартных микроскопов.

Результаты исследования

Команда изучила образцы кожи 24 акул-шапочек на разных этапах жизни. Эти акулы стали идеальным объектом исследования, поскольку их дентальные чешуйки претерпевают заметные изменения по мере роста и демонстрируют отличительные особенности у самцов и самок, особенно в областях, связанных со спариванием.

Результаты, опубликованные в журнале Integrative and Comparative Biology, позволяют заглянуть в скрытый мир кожи акулы, раскрывая, как эволюция настраивает эту естественную броню для выживания и размножения.

Результаты исследования показали, что морфология дентальных чешуек значительно меняется по мере взросления акул-шапочек, что подтверждает идею о том, что эти изменения повышают эффективность плавания и защищают кожу. У молодых акул было меньше гребней на дентальных чешуйках, они меньше перекрывали друг друга и имели меньший угол гребней по сравнению со взрослыми акулами. Однако общая длина дентальных чешуек оставалась примерно одинаковой на всех этапах. Эти изменения, вероятно, помогают акулам лучше плавать и защищать свою кожу по мере взросления.

«Кожа акулы гораздо более динамична, чем принято считать», — сказала Марианна Э. Портер, доктор философии, старший автор и доцент биологических наук в колледже наук Чарльза Э. Шмидта при Атлантическом университете Флориды. «Наше исследование показывает, что по мере роста акул-шапочек их кожа не просто увеличивается в размерах — она трансформируется таким образом, что улучшает плавательные характеристики и обеспечивает большую защиту. Эти изменения помогают уменьшить сопротивление в воде и укрепить кожу перед физическими вызовами, такими как нападения хищников или травмы, связанные со спариванием. Это замечательный пример того, как природа настраивает биологические структуры в соответствии с меняющимися требованиями жизни животного».

Хотя предыдущие исследования показали, что у самок акул часто более толстая и прочная кожа с более высокой плотностью дентальных чешуек — возможно, для защиты от укусов самцов во время спаривания — в этом исследовании были обнаружены минимальные различия между полами. Единственной особенностью дентальных чешуек, которая демонстрировала половой диморфизм, был угол гребня, который был немного больше у самцов. Также не было обнаружено значительных различий в особенностях дентальных чешуек в дорсальной, медиальной и вентральной частях исследованной области брюшной полости.

«Это исследование актуально, поскольку понимание аспектов развития дентальных чешуек акулы может дать исключительное представление об их эволюционной роли в облегчении передвижения и репродуктивных материалов», — сказала Ханна Эпштейн, автор исследования, недавняя выпускница средней школы Атлантического университета Флориды и студентка колледжа Харриет Л. Уилкс в Атлантическом университете Флориды.

«Мы также можем применить эти количественные характеристики кожи акулы в других областях, таких как биоинженерия, для разработки материалов, которые могут помочь человеку плавать быстрее, подобно тому, как дентальные чешуйки помогают акуле плавать быстрее».

Технологии, использованные в исследовании

Усовершенствованные инструменты визуализации и анализа, такие как сканирующая электронная микроскопия и точное морфометрическое программное обеспечение, позволили учёным увидеть и измерить мельчайшие детали дентальных чешуек акул, как никогда ранее. Эта технология открывает новые возможности для понимания того, как эти структуры функционируют и развиваются, давая нам более чёткое представление о биологии и биомеханике акул.

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте