Ученые наблюдали за жизнью осьминога с девятью щупальцами и выяснили, что его дополнительная «рука» не просто полноценно функционирует, но и делает это в значительной степени автономно. Открытие проливает свет на удивительную способность головоногих моллюсков адаптироваться к последствиям травм и демонстрирует умение управлять ранее отсутствовавшими частями тела, что до этого не наблюдалось в естественной среде. Исследование опубликовано в журнале Animals.
Осьминоги известны своей невероятной гибкостью и способностью к регенерации. Если они теряют щупальце, оно может отрасти заново. Иногда при восстановлении после травмы щупальце не просто отрастает, но и разделяется у основания, образуя два вместо одного — это явление называется «бифуркация». Хотя подобные аномалии ученые наблюдали и раньше, до недавнего времени почти ничего не было известно о том, как девятирукие моллюски используют «лишнюю» конечность в естественной среде, способна ли она к сложным манипуляциям и как это влияет на поведение животного в целом. Каждое щупальце содержит огромное количество нейронов и способно принимать решения в значительной степени независимо от центрального мозга. В новой работе ученые решили исследовать, как нервная система перестраивается при появлении девятого щупальца в природных условиях, на примере свободноживущего осьминога.
Для этого они проанализировали более 10 часов видеозаписей, полученных дайвером-любителем в бухте у острова Ибица. Объектом исследования стал самец обыкновенного осьминога Octopus vulgaris, утративший в результате столкновения с хищником четыре щупальца (R1, R2, R3) и кончики еще двух (R4, L1). При регенерации щупальце R1 раздвоилось с образованием двух полноценных конечностей: R1a и R1b. С помощью специальной программы авторы работы создали подробный каталог поведения на основе 6642 зафиксированных событий. Они классифицировали действия, такие как защитная поза или передвижение, и для каждого события отмечали, какое именно щупальце и насколько активно использовалось. Особое внимание ученые уделяли различиям в использовании щупалец R1a и R1b. Поведение разделили на безопасное (щупальца ближе к телу) и рискованное (вытягивание щупалец, взаимодействие с потенциальной добычей). Статистический анализ впоследствии выявил точные закономерности в использовании конечностей с течением времени.
В итоге щупальца R1a и R1b не были функционально одинаковыми и выполняли разные задачи. R1b активно использовалось для изучения окружающих объектов, при этом со временем роль этой руки в разведке проявлялась все чаще. Щупальце R1a, напротив, специализировалось на действиях под телом осьминога, таких как манипуляции с уже пойманной добычей и ощупывание предметов. Частота использования R1a в этих целях со временем увеличивалась, а R1b снижалась. В опасных ситуациях осьминог явно «берег» ранее травмированные конечности. R1a и R1b, как и регенерировавшие R2 и R3, значительно чаще применялись в безопасном поведении, чем в рискованном. Так, в стрессовых ситуациях моллюск поджимал R1a и R1b под себя. При этом чем тяжелее была травма, тем реже рука участвовала в рискованных действиях.
Однако когда проходило достаточное для роста и укрепления щупалец время, R1a и R1b постепенно начали чаще использоваться в рискованных действиях. Доля использования здоровых рук при этом закономерно снижалась. Но что самое удивительное, осьминог скорректировал стратегию охоты, чтобы она соответствовала его особенности. Из-за того, что между R1a и R1b не сформировалась полноценная перепонка, в «ловчей корзине», которой осьминоги накрывают жертву, присутствовала брешь, через которую добыча могла ускользнуть. Чтобы этого не допустить, девятиногий моллюск научился прикрывать уязвимый участок соседними (здоровыми и нормально регенерировавшими) руками.
Работа впервые описывает функциональное развитие раздвоившейся при восстановлении конечности у головоногого моллюска в природной среде обитания. Она также указывает на уникальную способность осьминогов к управлению телом после травм, обернувшихся утратой одного или сразу нескольких щупалец. Различия в использовании рук R1a и R1b говорят о нейронной дифференцировке в процессе их развития. Иными словами, нервные клетки в двух щупальцах, заменяющих одно ранее утраченное, независимо развивались в соответствии с необходимостью выполнения тех или иных задач. Избегание же выполнения рискованных действий ранее травмированными щупальцами может свидетельствовать о посттравматической адаптации. Понимание механизмов подобных проявлений нейропластичности со стороны головоногих моллюсков может оказаться крайне важным для медицины и робототехники, предоставив основу для совершенствования адаптивных манипуляторов и изучения регенерации нервов.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
