[Перевод] Xenomorphia ex machina: зоология и биохимия ксеноморфов из франшизы «Чужой»
Ксеноморф предстает перед зрителями существом, выходящим за рамки традиционных знаний о внеземных существах в кино. От коридоров космического корабля USCSS Nostromo до гнетущей тишины первобытной экзопланеты Ахерон LV-426 этот монстр, созданный Ридли Скоттом и Х.Р. Гигером, стал символом инопланетного ужаса в фильмах и умах людей.
Ксеноморфов можно рассматривать не только как персонажей НФ, но и как зоологическую и биохимическую научную проблему. Кинематографическая вселенная «Чужого» представляет ксеноморфа как инопланетную силу, и в прямом, и в метафорическом смысле. Наше исследование начинается с изучения их гипотетической таксономической классификации и попытки поместить этих существ в рамки известного биологического разнообразия.
Таксономия
Таксономические уровни, представленные в этом разделе, основаны только на морфологических признаках, не учитывая геномный анализ из-за отсутствия последовательностей ДНК для вымышленных существ. Некоторые характеристики являются общими для различных уровней классификации живых организмов и могут быть использованы в качестве сравнительных параметров для наших предположений.
Многоклеточная структура ксеноморфа служит краеугольным камнем для его классификации в пределах Animalia. Его сложная организация клеток, тканей и органов отражает уровень биологической сложности, обычно ассоциируемый с животными. Ксеноморфы могут быть включены в тип Arthropoda из-за морфологического сходства, общего с некоторыми наземными членистоногими, такими как структура экзоскелета, сегментированный план тела, наличие гемолимфы и т. д. Ксеноморфы и хелицеровые могут быть морфологически связаны, что оправдывает его классификацию в пределах класса Chelicerata. Сходства наблюдаются в структуре конечностей и ротовых частях, что ставит ксеноморфа в один ряд с паукообразными. Хелицероподобный хвост, т. е. тельсон, является отличительной чертой ксеноморфа, что еще больше подкрепляет эту классификацию. В знак признания непревзойденной морфологии ксеноморфа и его внеземного происхождения предлагается новый таксономический отряд Xenomorpha.
Этот отряд служит специализированной категорией, созданной для учета уникальных характеристик, демонстрируемых ксеноморфом. Семейство Xenomorphidae позволяет охватить разнообразные вариации ксеноморфов, изображенных в кинематографе. Это таксономическое семейство признает изменчивость внутри родословной ксеноморфов, предоставляя основу для инкапсуляции отличий, наблюдаемых в разных фильмах серии, таких как собака-ксеноморф в » Чужом 3» или неоморф в новой франшизе. Семейство также основано на первоначальном хозяине лицехвата. На уровне рода общие черты, общие для различных вариантов ксеноморфов, объединяются под названием Xenomorphus. Это таксономическое обозначение подчеркивает экзоскелет, скорпионоподобный хвост, кислотная кровь и все характеристики некоторых членистоногих как центральную объединяющую черту среди различных проявлений ксеноморфов. Видовое название, Xenomorphus extraterrestris, инкапсулирует внеземное происхождение ксеноморфа. Сохраняя таксономически специфическую идентичность, эта номенклатура признает уникальный эволюционный путь и биологическую отличительность ксеноморфа в рамках предлагаемой таксономической структуры.
Морфологические признаки
Ксеноморфы — необычные животные с уникальными характеристиками, позволяющими им колонизировать экстремальные среды, занимая всевозможные ниши. Как и некоторые другие живые организмы на нашей планете, ксеноморфы могут считаться экстремофилами; в частности, их можно определить как полиэкстремофилов, как показано в различных фильмах. Они способны выживать в самых разных условиях — от холодного межзвездного пространства до чрезвычайно горячей печи в фильме «Чужой 3» (1992). Их способность процветать и охотиться в крайне суровых условиях может быть обусловлена их морфологическими особенностями, такими как прочный экзоскелет, скорпионоподобный хвост и некоторые биохимические адаптации, например, кислотная кровь.
Экзоскелет. Экзоскелет ксеноморфа представляет собой структуру, состоящую, вероятно, из уникального сочетания хитина и других устойчивых органических соединений, и является основной характеристикой устойчивости. Как показано в «Чужих» (1986), он не только служит защитным барьером от огнеметов и пуль, но и демонстрирует адаптивность, родственную экзоскелетам, обнаруженным у наземных членистоногих Земли. Кино имитирует реальную устойчивость, наблюдаемую у жуков, известных своими прочными выносливыми экзоскелетами.
Головогрудь. Определяющей чертой, вдохновленной анатомией паукообразных, является головогрудь ксеноморфа, которая занимает центральное место в его анатомическом дизайне. Это было отмечено в фильме «Чужой: Воскрешение» (1997). Акцент на головогруди ксеноморфа показывает панцирь, который не только защищает жизненно важные органы, но и интегрируется с сенсорными системами существа, как показывают трубчатые структуры на спине, которые, вероятно, являются хемосенсорами или дыхательной системой, похожей на книжные легкие паукообразных.
Хелицеры. Хелицеры ксеноморфа служат для захвата, в фильме «Чужой» (1979) нам предлагают заглянуть в их хищный арсенал. Хелицеры напоминают эффективные ротовые части, как у паукообразных, мечехвостов и морских пауков, которые раскрываются в многофункциональные инструменты, играющие ключевую роль в охотничьих и оборонительных стратегиях ксеноморфа. Во всей серии фильмов очевидно, что клыки, клешни или челюсти ксеноморфов прозрачны, возможно, ни полые и могут содержать ядовитые железы. В дополнение к хелицерам, ксеноморфы также имеют внутреннюю челюсть хищника, которая имитирует ту, что встречается у мурен.
Паук-кнутохвост Heterophrynus sp. (Amblypygi). Хелицеры и сенсорные придатки ксеноморфов похожи на те, что есть у пауков-кнутохвостников. Источник: Wikimedia Commons (G. Wise, 2014).
Мурена (Muraenidae). Внутренняя челюсть мурены вдохновила на создание рта ксеноморфа во всей франшизе. Источник: Wikimedia Commons (M. Ströck «Mstroeck», 2006).
Конечности. Сегментированные конечности ксеноморфа, которые можно увидеть в фильме «Чужой 3» , можно рассматривать как косообразные когти. Сегментированная структура конечностей обеспечивает как гибкость, так и силу, позволяя ксеноморфу переходить от преследования добычи к нанесению смертельных ударов. Такое поведение мы также можем обнаружить у некоторых животных, таких как раки-богомолы. Динамическая подвижность позволяет ксеноморфу с ловкостью перемещаться в различных средах, от замкнутых пространств космических кораблей до коридоров инопланетных миров.
Odontodactylus scyllarus, рак-богомол, который вдохновил на создание экзоскелета и морфологии конечностей ксеноморфов. Источник: Wikimedia Commons (Национальный научный фонд, 2004–2008).
Скорпионоподобный хвост. Удлиненный сегментированный хвост ксеноморфа, представленный во всей франшизе, выступает в качестве одной из самых захватывающих морфологических характеристик с многогранным предназначением. Этот хвост, дополненный жалом или тельсоном, выполняет наступательные и оборонительные функции, соответствует многофункциональным хвостам, наблюдаемым у скорпионов. В отличие от них, хвост ксеноморфов, по-видимому, не содержит ядовитого вещества.
Centruroides sculpturetus с его типичным тельсоном и хвостами. Источник: Wikimedia Commons (A. Meeds, 2022).
Внеземной яйцеклад. Внеземной яйцеклад (наблюдается только у королев ксеноморфов) облегчает точную имплантацию эмбрионов в организмы-хозяева. Яйцеклад ксеноморфов демонстрирует репродуктивные адаптации, как у некоторых видов ос. В фильмах виден массивный трубчатый желеобразный орган, который составляет весь яйцеклад. Кажется, что королева не может свободно двигаться, когда соединена с этой структурой, которую можно удалить при необходимости.
Биохимия ксеноморфа
Кислотная гемолимфа
Кислотная гемолимфа ксеноморфов — отличительная черта их уникальной биохимии. Гипотезы о происхождении кислотности указывают на нетрадиционный ферментативный каскад в гемолимфе ксеноморфа, потенциально включающий гиперреактивные кислотно-основные равновесия. Мы можем предположить наличие специализированных ферментов, способных генерировать высококислотные промежуточные продукты в ходе метаболических процессов.
Таким образом, можно выдвинуть гипотезу, например, о наличии органических кислот, таких как тиокислоты и галоидокислоты в гемолимфе ксеноморфа, что подняло бы вопросы о биохимических путях, ответственных за их синтез, и их конкретной роли в поддержании кислой среды. Тиокислоты, известные своими сильными кислотными свойствами, представляют собой увлекательную тему для исследования. Реакционная способность этих тиокислот может служить двойной цели, действуя как в качестве защитных агентов от внешних угроз, так и в качестве ключевых компонентов в метаболических процессах ксеноморфа.
Возможное присутствие галоидокислот, включающих атомы галогенов, таких как хлор, внесло бы еще один уровень сложности в биохимию ксеноморфов. Включение галоидокислот в кислотную гемолимфу может усилить коррозионные свойства, потенциально объясняя быструю деградацию, наблюдаемую при взаимодействии крови ксеноморфов с различными материалами (например, HF, если она способна разъедать стекло). Черпая вдохновение из наземных организмов, переносящих галоидокислоты, способность ксеноморфов синтезировать и использовать эти кислоты раскрывает биохимическую стратегию, которая выходит за рамки обычных защитных механизмов.
Определение кислотности гемолимфы ксеноморфа включает в себя несколько предположений из-за спекулятивной природы существа и его вымышленной биохимии. Однако мы можем обсудить гипотетический сценарий. Серная кислота является сильной кислотой, и ее производные могут способствовать кислотности гемолимфы ксеноморфа. Если мы рассмотрим концентрацию серной кислоты 1 М, pH будет приблизительно равен 0 (все протоны кислоты высвобождаются в раствор). Гемолимфа ксеноморфа может содержать смесь кислот, таких как тиокислоты и галогенокислоты. Мы можем предположить, что общая концентрация этих кислот эквивалентна 1 М раствору соляной кислоты. Используя уравнение Хендерсона-Хассельбаха:
pH = pKa + log ([A — ]/[HA]),
мы можем предположить, что pKa составляет -log (1), а соотношение диссоциированной (A-) и недиссоциированной (HA) кислоты составляет 1:1, что дает значение pH приблизительно 0.
В журнале Chemist предположили, что кислотный состав гемолимфы может быть представлен суперкислотой HF⋅SbF 5 или смесью второстепенных компонентов, таких как плавиковая кислота (HF), серная кислота (H 2 SO 4), соляная кислота (HCl) и азотная кислота (HNO 3).
Назначение крови ксеноморфов также исследуется в комиксах, в частности в исследованиях Lasalle Bionational в серии Aliens vs Predator (Xenopedia, 2024). Согласно этим знаниям, кровь ксеноморфов служит биологической батареей, генерируя мощный биоэлектрический заряд посредством химической реакции. Этот уникальный источник энергии заменяет потребность в традиционном дыхании и пищеварении, что поднимает вопросы о том, как ксеноморфы могут перезаряжать этот источник энергии, что приводит к возможной смерти существ, если он не возобновляется.
Эта концепция наводит на интригующую идею о том, что ксеноморфы развили более эффективный источник энергии, чем люди. В то время как люди полагаются на потребление пищи для получения энергии посредством окислительно-восстановительных реакций, ксеноморфы используют поток электронов в качестве источника питания, подобно недавно обнаруженным организмам на Земле, например, хемолитофильным организмам. Этот альтернативный энергетический путь предполагает уникальный эволюционный путь для ксеноморфов, делая их «космически цепкими».
Устойчивость экзоскелета
В отличие от типичных едких веществ, кислотная гемолимфа ксеноморфа проявляет специфичность в своем коррозионном действии. Гипотезы предполагают наличие молекулярных ингибиторов внутри экзоскелета, образующих защитный барьер от едкого воздействия кислоты. Одним из потенциальных кандидатов является класс хелатирующих агентов, которые избирательно связываются с ионами металлов, не давая им участвовать в кислотно-щелочных реакциях, ответственных за коррозию. Чтобы противостоять чрезвычайно кислым условиям гемолимфы, экзоскелет может состоять из антикоррозионных веществ, таких как фторполимеры.
Политетрафторэтилен (ПТФЭ) выделяется как один из лучших молекулярных кандидатов для составления экзоскелета ксеноморфов благодаря нескольким отличительным характеристикам. Во-первых, он известен своей чрезвычайной химической инертностью и устойчивостью к высоким температурам. Являясь соединением на основе фтора, он не реагирует с плавиковой кислотой, демонстрируя устойчивость к химическим агентам. Хорошо известно, что хитиноподобная структура ксеноморфа сохраняет свою устойчивость к кислоте даже после гибели существа или удаления его экзоскелета, как показано в фильме » Чужой против Хищника» (2004). Химическая инертность ПТФЭ будет иметь решающее значение для обеспечения прочности и устойчивости экзоскелета ксеноморфа. Высокотемпературный рейтинг ПТФЭ также позволит ксеноморфам работать в чрезвычайно жарких условиях без ущерба для их физических способностей, как показано в фильме «Чужой 3», когда расплавленные металлические вещества выливаются на тело ксеноморфа.
Флуоресцентный цвет
Яркий флуоресцентный зелено-желтый оттенок гемолимфы ксеноморфа вносит еще один слой тайны в ее биохимию. Флуоресценция в биологических системах часто возникает из-за присутствия определенных молекул, и в случае ксеноморфов гипотетические биофлуорофоры могли бы способствовать этому свечению. Одним из вероятных кандидатов является семейство полиароматических углеводородов (ПАУ) с расширенными сопряженными системами. Эти молекулы, поглощающие свет на одной длине волны и повторно излучающие его на более длинной длине волны, могут быть ответственны за флуоресцентную окраску ксеноморфа. ПАУ, как правило, известны своей стабильностью и устойчивостью к кислым условиям, особенно по сравнению с более реактивными соединениями. Ароматическая природа ПАУ, характеризующаяся стабильной кольцевой структурой, способствует их общей устойчивости к химической деградации в кислых условиях. Эта структурная прочность является ключевым фактором, объясняющим, как флуоресцентная биохимия ксеноморфа сохраняет свою яркость даже в условиях его кислой гемолимфы.
С другой стороны, одним из типичных решений для биолюминесценции в наземных организмах является путь люциферина. Явление, которое происходит у видов, принадлежащих к очень далеким типам, излучение света играет важную роль в жизненном цикле вовлеченных организмов. Окисляя люциферины, фермент люцифераза способен производить промежуточное возбужденное состояние оксилюциферин, который позже распадется до основного энергетического состояния путем испускания фотонов. Учитывая такое зловещее название, не исключено, что создатели ксеноморфа могли спроектировать механизм, аналогичный механизму пути люциферазы, благодаря их природному мастерству в генной инженерии, как показано в «Прометее» (2012) и в «Чужом: Завете» (2017). Особое внимание было уделено стабилизации третичной структуры в таких кислых условиях, особенно участка связывания и соответствующего субстрата люциферина, что является более чем необычайным достижением, учитывая наши современные возможности и знания в области биоинженерии.
Паразитарное поведение
Из фильмов очевидно, что существует много различных стадий роста организма. Начинается всё с имплантации паразитоида в эмбрионы, устанавливается биологическая связь, поскольку ксеноморф использует организмы-хозяева в качестве инкубаторов для своего потомства. Это паразитоидное взаимодействие проиллюстрировано в «Чужом», где лицехват отмечает начало жизненного цикла ксеноморфа.
По мере развития жизненного цикла ксеноморфа появляется грудолом. Способность ксеноморфа менять различные виды хозяев подчеркивает его паразитоидную универсальность. Эта гибкость проиллюстрирована в фильме «Чужой 3» , где показано заражение собаки лицехватом, и в фильме «Чужой: Завет», где представлен неоморф, вариант вида ксеноморфов, демонстрирующий отличительные паразитические характеристики. Таким образом, семя ксеноморфа, «черная слизь» (химическое вещество A0–3959X.91–15), служит для иллюстрации навыков внеземных создателей ксеноморфа. Они не только спроектировали смертоносное оружие, но и сумели обойти все существующие барьеры видов, успешно нацелившись на все формы жизни, подобные животным.
Если привести некоторые аналогии из реального мира, то тактика ксеноморфа совпадает с тактикой паразитических ос, таких как вид Glyptapanteles, который откладывает яйца внутри гусениц; появление грудолома имитирует инвазивную природу паразитоидов в наземной среде. Виды рода ихневмонид Megarhyssa используют свой длинный яйцеклад для откладывания яиц глубоко в насекомых, сверлящих древесину, что также является поразительной параллелью с яйцекладом ксеноморфа и его точной имплантацией эмбрионов в организмы-хозяева. В фильме «Чужой: Завет» очевидны общие черты между неоморфами и паразитическими грибами рода Ophiocordyceps, которые манипулируют поведением своих насекомых-хозяев.
Ampulex compressa, также известная как изумрудная оса, которая в сравнительной биологии связана с паразитической стратегией ксеноморфов. Источник: Wikimedia Commons (MM Karin, 2009)
Спасибо за внимание!
