Obremenjene kobilice

Debeli ljudje nimajo močnejših kosti zgolj pregovorno. Biološki materiali, kot sta kostnina in les, se pod povečano mehansko obremenitvijo pogosto odebelijo in strukturno preoblikujejo. Nemška raziskovalna skupina je v članku, objavljenem v reviji Proceedings B pokazala, da podobno velja tudi za zunanji skelet žuželk, ki so bile dlje časa izpostavljene hipergravitaciji oziroma povečani težnostni sili.

Dodatna okrepitev opornega materiala je za organizem praviloma energetsko potratna in lahko vodi do manjše prožnosti okončin. Pri vretenčarjih se zato kosti praviloma dinamično spreminjajo glede na mehansko obremenitev – v primeru neuporabe kosti se bo kostna masa zmanjšala, medtem ko povečana obremenitev vodi do izgradnje dodatnega kostnega tkiva. Ta pojav, imenovan tudi mehanostat, je bil doslej dobro opisan pri različnih skupinah vretenčarjev, vendar nikoli pri nevretenčarjih, pri katerih glavno oporno strukturo predstavlja zunanji skelet.

Raziskovalci in raziskovalke so odrasle kobilice dva tedna vzgajali v prilagojeni centrifugi, kjer so bile žuželke skoraj neprestano izpostavljene povečani težnostni sili v vrednosti trikratnika, petkratnika in osemkratnika zemljine težnosti. Trikratnik zemeljske težnosti naj bi predstavljal ekvivalentno obremenitev tisti, ki so ji v naravi izpostavljene samice kobilic, ko ob parjenju na hrbtu prenašajo svojega ljubimca. Obremenitve, višje od trikratnika zemljine težnosti, so za poskusne živali predstavljale močno povečan mehanski in fiziološki stres, kar se je odražalo tudi v povišani smrtnosti. 

Ob koncu poskusa je raziskovalna skupina izmerila prožnost, natezno trdnost in debelino kutikule eksoskeleta zadnjih nog poskusnih živali. Povečana težnost je povzročila morfološke spremembe notranje plasti kutikule, ki so jo živali izgradile v času izpostavljenosti mehanski obremenitvi, vendar ne zunanje kutikule, ki se je oblikovala pred začetkom poskusa. 

Kutikula eksoskeleta je bila v povprečju debelejša pri kobilicah, ki so bile izpostavljene večji težnostni sili. Z večjo obremenitvijo se je povečala tudi natezna trdnost udov ter zmanjšala njihova prožnost. Raziskovalna skupina je tako kot prva potrdila, da se zgradba žuželčjega eksoskeleta dinamično odziva na povečano mehansko obremenitev.

Težo sveta na svojem skeletu čuti Bronja.

Vir naslovne slike: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Locusta_migratoria_qtl1.jpg