Клешни и жало скорпионов содержат участки, обогащённые металлами. Недавнее исследование показало, что в этих структурах присутствуют строго определённые элементы, и их распределение связано с особенностями охоты и защиты у разных видов.

Скорпионы относятся к древнейшим хищникам на Земле и входят в класс паукообразных вместе с пауками и клещами. Для нападения и защиты они используют клешни и ядовитое жало на конце хвоста. Среди примерно трёх тысяч известных видов строение этих органов различается: у одних клешни крупные и мощные, а жало небольшое, у других — наоборот, клешни тонкие, а жало крупное и вытянутое.

Ранее было замечено, что в клешнях и жале скорпионов содержатся металлы, придающие этим частям тела прочность. Однако до сих пор не было ясно, характерно ли это для всех видов и связано ли распределение металлов с образом жизни и охотничьими привычками.

Исследование структуры клешней и жала

Международная группа специалистов изучила 18 видов скорпионов с помощью электронных микроскопов и рентгеновских методов. Это позволило детально рассмотреть строение кутикулы жала и клешней, а также определить распределение металлов в этих структурах. Особое внимание уделялось участкам, испытывающим наибольшую механическую нагрузку при захвате добычи.

Результаты анализа показали, что в жале и клешнях скорпионов присутствуют переходные металлы, укрепляющие хитиновые части тела. На кончике жала обнаружена чёткая слоистая структура: внешний слой насыщен цинком, а следующий — марганцем. Граница между слоями визуально различима, каждый элемент занимает строго определённое место.

В клешнях металлы сосредоточены вдоль режущей кромки подвижной части, участвующей в захвате добычи. Здесь выявлен цинк, а у некоторых видов — железо. Остальная поверхность клешни практически не содержит этих элементов. Такое распределение указывает на то, что природа усилила именно те участки, которые подвергаются максимальной нагрузке во время охоты.

Роль железа и особенности строения

Железо чаще встречается у видов с длинными и тонкими клешнями, а не у обладателей мощных клешней, как предполагалось ранее. Длинные клешни не предназначены для сильного сжатия, но должны удерживать жертву, пока скорпион вводит яд. Железо, по-видимому, повышает устойчивость и долговечность этих структур, защищая их от разрушения и износа.

Различия в составе металлов

Во всех изученных видах скорпионов обнаружено присутствие металлов, однако их состав и концентрация значительно различаются. Разные элементы могут быть связаны с различными механическими функциями: цинк усиливает режущие поверхности, марганец концентрируется ниже кончика жала, что, вероятно, предотвращает его поломку на стыке твёрдого и гибкого участков, а железо поддерживает долговечность отдельных структур.

Перспективы дальнейших исследований

Планируется выяснить, встречаются ли аналогичные механизмы у других членистоногих, таких как пауки, осы, муравьи и пчёлы. Для этого необходимо разработать единый подход к анализу, чтобы корректно сравнивать разные виды между собой. Это позволит ответить на вопрос, используют ли эти животные металлы для укрепления своих «орудий» и как в процессе эволюции они научились применять такие элементы для повышения эффективности охоты и защиты.

Научная работа опубликована в журнале Journal of The Royal Society Interface.