«Своего рода инопланетяне»: российский зоолог — об умственных способностях осьминогов
Осьминоги способны менять собственный мозг, проводимость нервных волокон, метаболизм в зависимости от условий окружающей среды — такая поразительная пластичность выработалась у них в процессе эволюции. Это не единственная интересная особенность осьминогов — например, их нейроны распределены по всему телу, включая щупальца. Об этом в интервью RT рассказала руководитель биологической службы научно-популярного центра «Москвариум» Ирина Мейнцер. По словам специалиста, осьминоги обладают кратковременной и долговременной памятью, что помогает им накапливать полезный для решения практических и игровых задач опыт. При этом осьминоги обычно предпочитают жить в одиночестве, не вступая в социальные контакты с представителями своего или других видов, за исключением периода размножения, который завершает их жизнь.
— Недавно учёные выяснили, что многие виды осьминогов способны перепрограммировать свой мозг, чтобы адаптироваться к сезонным изменениям температуры. Для этого животные редактируют свою РНК. Другие исследователи даже выдвигали гипотезу, согласно которой высокий интеллект осьминогов связан именно с РНК в их мозге. Как функционирует мозг этих морских обитателей? К каким животным они ближе всего по уровню развития и строения мозга?
— В данном случае речь идёт об адаптивности к внешней среде, которой обладают все животные. У хладнокровных эти механизмы интереснее, так как у них непостоянная температура тела и адаптация происходит иначе, чем у теплокровных. Учёные определили, что осьминоги могут вносить изменения в свою РНК, наблюдая за тем, как определённый вид ведёт себя при разных температурах. Животных помещали в тёплую воду, а также в холодную, и потом фиксировали изменения в РНК. Выяснилось, что изменение температуры запускает процесс редактирования РНК, которое затрагивает функционирование в организме осьминога белков кинезина и синаптотагмина. Эти белки являются медиаторами нервной системы — так называют молекулы, посредством которых осуществляется передача электрохимического импульса между нейронами или от нейронов к мышечной ткани.
Таким образом, осьминоги способны менять скорость прохождения импульсов по нервному волокну в зависимости от температуры окружающей среды. Это позволяет перестроить весь метаболизм организма и эффективно приспособиться к внешним условиям. В какой-то мере такая способность есть и у других животных, но у осьминогов и каракатиц она ярко выражена, так как в этом процессе задействовано очень большое количество молекул РНК.
Если в целом говорить про отличие нервной системы осьминогов от остальных морских и наземных животных, то они своего рода инопланетяне. У осьминогов качественно отличается структура нервных волокон. Например, у людей все нервы окружены миелиновой оболочкой, и при её разрушении поражаются нейроны головного и спинного мозга. Это, в свою очередь, приводит к развитию тяжёлых заболеваний — рассеянному склерозу, острому рассеянному энцефаломиелиту и т. д. У осьминогов же такой оболочки нет. Их нервная система эволюционировала по-другому, и нейроны взаимодействуют между собой не так, как у людей и многих животных.
Ещё одна интересная особенность осьминогов заключается в том, что их мозг как бы распределён по всему телу в виде большой сети нейронов. Очень много нейронов находится в щупальцах. По сути, каждая конечность осьминога — это маленький мозг, она даже может самостоятельно действовать в некоторых ситуациях. Например, оторванное щупальце способно какое-то время перемещаться и реагировать на внешние раздражители.
И хотя строение нервной системы осьминогов очень простое, уникальное расположение и большое количество нейронов делает их высокоразвитыми животными. В этом плане осьминоги близки к своим родственникам — кальмарам и каракатицам. У других умных морских обитателей — морских млекопитающих — нервная система устроена иначе.
— Осьминоги могут решать экспериментальные когнитивные задачи: они находят и запоминают выход из довольно сложных лабиринтов и понимают, что нужно открыть банку с едой, чтобы её достать. Получается, что такая особенность связана с такой развитой нервной системой? Могут ли эти животные поддаваться дрессировке и влияет ли содержание в неволе, изменение среды обитания на нейрокогнитивные способности осьминогов?
— Разумными считают тех животных, которые легко находят решения задач, с которыми они до этого не сталкивались. Осьминоги в экспериментах демонстрируют наличие таких способностей. У них даже наблюдали игровое поведение, что тоже обычно характерно для высокоорганизованных животных.
Что касается дрессировки, то сейчас её принято называть иначе — тренинг. Тренингу поддаются практически все животные, осьминоги в этом плане не исключение. Они могут решать разные головоломки, им интересно открывать замки и раскручивать банки с чем-то съедобным внутри. В первый раз осьминогу будет сложно открыть банку, он с ней провозится долго. Но потом он запомнит принцип и с каждым разом будет решать эту задачу всё лучше и лучше. В успешном выполнении этой задачи играет роль и мышечная память животного, и память отдельных щупалец.
Конечно, содержание в неволе и изменения среды обитания влияют на нейрокогнитивные способности этих животных. Есть шутка, что самый умный осьминог — это тот, который дольше всех жил в лаборатории. Если регулярно давать осьминогу решать какие-то логические задачи или головоломки, то у него накапливается опыт их решения. Решая более сложные задачи, он использует те навыки и приёмы, которые применялись им прежде при выполнении простых заданий.
— Что известно о возможностях памяти этих существ? Обладают ли они разными её типами?
— Да, осьминоги точно обладают памятью. Причём как короткой, так и долговременной, это было подтверждено многими экспериментами. Известно, что эти животные хорошо различают людей. Например, осьминог «Москвариума» хорошо отличает водолазов, которые его кормят. У него есть любимчики, которых он радостно встречает, берёт у них корм, а есть те, кто ему не нравится, — у них животное пытается отобрать оборудование и маску. Такие «нелюбимчики» либо были неаккуратны по отношению к осьминогу, либо отбирали у него игрушки.
Если осьминог совершает побег из аквариума, то он сначала находит дырку, через которую можно, по его мнению, вылезти, запоминает расположение, а потом снова и снова пытается выбраться через неё.
Известны также случаи, когда осьминог сбегал, но оказывался не в море, а в помещении без воды. И после спасения людьми он уже не пытался больше покидать аквариум, потому что понимал, что за его пределами ему не выжить.
— Какие нейронные механизмы лежат в основе способностей осьминога к маскировке, позволяющих ему менять цвет и текстуру кожи в соответствии с окружающей средой?
— У осьминога, как и у многих других животных, в организме есть клетки, которые отвечают за изменения окраски и пигментирование — хроматофоры. Таких клеток много, поэтому осьминоги такие яркие. Но, в отличие от других животных, хроматофоры у осьминогов объединены в отдельные небольшие хроматофорные комплексы. Можно даже сказать, что они образуют отдельный орган, состоящий из хроматофора, мышечных и нервных клеток. Клетки-хроматофоры находятся в мышечных мешочках и при деформации меняют свою ориентацию и дают какой-то определённый цветовой эффект.
Главной отличительной особенностью осьминогов в случае с хроматофорами является их способность управлять этими клетками. Нервы, которые за это отвечают, находятся в мозге животного в порядке распределения хроматофоров. Поэтому когда у осьминога меняется окрас, то это происходит волнообразно — нервные клетки возбуждаются последовательно. Это называется физиологической сменой окраски.
К тому же у осьминогов очень хорошо развито зрение, поскольку, чтобы изменить свой цвет, животное должно сначала рассмотреть цвет и текстуру окружающей среды.
— Какие ещё особенности есть у осьминогов?
— Некоторые осьминоги могут менять не только свою окраску, но и форму тела. Они это делают за счёт сосочков, которые расположены на их теле, — животные, например, могут становиться гладкими или бугристыми.
Есть и достаточно уникальные виды. В частности, к таким относится мимический осьминог. Он способен принимать форму другого животного. Например, такой осьминог может прикинуться змеёй, камбалой, скатом или каракатицей. Интересно ещё то, что изменение формы — это врождённая способность этого вида. Врождённая способность закладывается на биологическом уровне и не требует обучения — как многие птенцы, например, с рождения могут различить силуэт ястреба и прятаться.
Впрочем, способностью к подражанию обладают и другие виды осьминогов. Они делают это либо чтобы избежать нападения противника, либо, наоборот, для более успешной охоты.
Более того, осьминоги могут менять окраску не только для мимикрии, но и для коммуникации — животное быстро изменяет окрас в зависимости от того, спокойно оно или агрессивно. За несколько минут осьминог может стать из красного совсем бледным — и наоборот. Если осьминог очень сильно возбуждён, то он ещё будет мерцать. Для этого у него в организме есть специальные клетки, которые провоцируют собственное излучение, внутреннюю люминесценцию.
— Осьминоги умеют договариваться с другими хищниками-рыбами о совместной охоте, а прежде, чем завести потомство, проверяют отношения на прочность. Какие основные формы социального взаимодействия наблюдаются у осьминогов, как они общаются друг с другом и с другими морскими обитателями?
— Осьминоги — не социальные животные. Большинство из них очень не любят представителей своего вида. Чаще всего, если особи одного вида встречаются на определённой территории, они друг друга прогоняют. Такая же ситуация складывается и в борьбе за самку.
Интересно ещё и то, что у многих видов осьминогов спаривание происходит дистанционно. Специальный щупалец самца осьминога — гектокотиль — берёт сперматофор (мешок с половыми продуктами) и будто бы на вытянутой руке передаёт самке. У осьминогов-аргонавтов могут отсоединяться щупальца — с захватом пары сперматофоров — и продолжать поиски самки самостоятельно, без участия своего хозяина. Кстати, живут осьминоги до первого размножения. Самцы умирают вскоре после спаривания, а самки — в течение нескольких месяцев.
Поэтому осьминоги очень не любят общение, за исключением нескольких видов. Например, к таким относится большой тихоокеанский полосатый осьминог. Осьминоги этого вида живут группами и даже образуют семьи — самец и самка проводят часть времени вместе. Причём до сих пор неизвестно, почему именно этот вид выбрал такую социальную поведенческую стратегию.
Что касается общения с другими морскими обитателями, то оно происходит по двум алгоритмам: либо осьминог хочет съесть этого обитателя, либо избежать встречи с ним. Например, недавно учёные выяснили, что осьминог-одеяло использует щупальца ядовитых медуз для защиты от хищников или собственной охоты. Перед съедением медузы они разрывают её на куски и затем проглатывают, оставляя лишь те части, где содержатся жалящие стрекающие клетки. При этом на осьминога яд медузы не действует.
— Как проходила эволюция осьминогов? Какие виды этих животных бывают и различаются ли они по своим способностям?
— Осьминоги произошли от вампироморфов. Это древние осьминоги, которые появились на планете в начале мезозойской эры — около 300 млн лет назад. На сегодняшний день отряд вампироморфы включает в себя только один ныне живущий вид — вампироморф инфернальный, или осьминог адский вампир.
Есть мнение, что осьминоги начали быстро и активно эволюционировать, так как появились хищники, которые претендовали на их мясо. На начальном этапе эволюции у осьминогов была раковина и хрящевая пластина, как у кальмаров, но они избавились от этого балласта, так как он мешал им прятаться. Они также научились менять цвет и быстро передвигаться.
Сейчас на нашей планете обитает около 200 видов осьминогов, разных по размерам, форме и цветам. Самый крупный из них — это осьминог Дофлейна, или гигантский осьминог, который может достигать 5 м в размахе щупалец. Самый маленький осьминог wolfi — до 2,5 см.
Осьминоги обитают в разных широтах и морях, разные виды имеют множество различий, в том числе в плане когнитивных способностей. Они во многом продиктованы средой — зависят от того, с какими вызовами и задачами сталкивается животное в повседневной жизни.
