https://frosthead.com

Защо смукателите на октопод не се придържат към собствената си кожа?

Представете си, че ръцете ви се прилепват към почти всичко, до което се докоснаха. Хората трябва само да се притесняват от това при злощастни инциденти, свързани с лудо лепило. Бихте си помислили обаче, че октопод ще страда от прекалено привързани крайници: осемте им пипала са облицовани със стотици тактилни вендузи, които променят формата и усещането за храна. Така че, защо тези оръжия не се слепят или не се озоват в възли?

Свързано съдържание

  • Десет любопитни факта за октоподите
  • Защитените октоподни оръжия имат свой собствен ум
  • Мимичният октопод

„Учудващо е, че никой дори не зададе този въпрос“, казва Гай Леви, изследовател в лабораторията на невробиолога на октопод Бени Хохнер от Еврейския национален университет в Йерусалим. Проблемът с прилепването на оръжията и връзването им във възли може да изглежда глупав от човешка гледна точка. Но за октопод това е важен еволюционен подвиг на контрола на движението.

Леви, Хохнер и техните колеги в САЩ и Израел смятат, че са разбрали как го правят октоподите. Според тяхното изследване, публикувано днес в Current Biology, кожата на октопод произвежда химичен сигнал за отмяна на рефлексите на вендузите на пипалата. Всеки химически сигнал може също да е уникален за октопода, което би попречило на тези понякога канибалистични организми да изяждат и откъснати парчета от собствените си ръце.

Учените се интересуват от тези извънземно изглеждащи животни, защото подобно на хората, те имат големи мозъци. Тези мозъци са съставени от 200 милиона неврони и са способни да решават проблеми и запаметяват (и дори да прогнозират важни футболни игри). „Наистина разбирането на мирогледа на октопод е от решаващо значение за разбирането кои са факторите, които превръщат в създаването на голям мозък“, казва Дженифър Базил, биолог в колежа Бруклин на CUNY, който не е свързан с изследването.

Нервната система на октопода се различава от нашата по ключов начин: 300 милиона периферни неврони се простират през ръцете на пипалата им и улесняват движението. Противоположните палци са страхотни, но тези пипала на призраци дават на октоподите свобода на движение, което им позволява да грабнат храна, да се скрият в малки пространства и да откраднат камерите на водолази.

Октопод вулгарис пипало Вентилаторите, които подреждат пипалата на Octopus vulgaris, приемат химически и сензорни сигнали, за да опитат по същество потенциални хранителни продукти. (Снимка: © Ingo Arndt / Foto Natura / Minden Pictures / Corbis)

„Октоподът има пълен контрол над ръцете си, но контролът се разпределя между мозъка и ръцете, които до известна степен са автономни“, казва Леви. Така че, когато ръката на октопод се откъсне случайно или в битка с хищник, тя остава активна около час - инстинктивно хваща и държи всичко, до което се докосне.

Поради своята автономност изследователите виждат ампутирани октоподни оръжия като начин да се опитат да отговорят на въпросите как тези канибалистични животни разпознават своите собствени прикачени (и неприкачени) оръжия от потенциална храна.

Изследователите започнаха с хуманно ампутиране на ръка от обикновени октопуси ( Octopus vulgaris ) в лабораторията си. „Това не е травматично събитие за октоподите“, обяснява Леви, който провежда голяма част от лабораторната работа с колегата си Нир Нешер. "Те губят оръжие в природата много пъти и продължават да се държат нормално, а ръката расте обратно."

Изследователите поставят октопод и различни предмети - ампутирани ръце, кожени ръце, риба, скариди и петри, частично покрити с кожа на октопод - в резервоар и наблюдават какво се е случило. Ампутираните оръжия никога не са се привързвали към себе си или са хващали ръцете на живия октопод в резервоара, вместо това са избягвали бившите му съседни смукатели.

Откъснатите ръце обаче се привързаха към кожените ръце на октопода и пластмасовата част на чашките на Петри. Учените измерили силата, приложена към всеки обект, и открили, че ръцете никога не са прилагали захващаща сила върху кожата. Така че какъвто и сигнал да попречи на рефлексите за закрепване на смукателя, той трябва да идва от кожата.

ocotopus-gif.gif Октопод разтрива ръцете си върху прясно ампутирана ръка, като го потупва, но не хваща кожата. Октоподът хваща размахващата се ръка само на мястото на ампутация, където плътта е изложена, и я държи в човката си, без да я изяжда. (Видео: Актуална биология, Нешър и др.)

Кожата на октопод е невероятно сложна; Състои се от клетки, променящи цвета, наречени хроматофори, заедно с мрежи за химическа сигнализация и нервни клетки. За да проверят дали химически сигнал може да играе, те намазват извлечените от октопода кожни секрети и рибни кожни секрети върху различни петри и го поставят в резервоарите на октопода с отрязаните ръце.

Силите, прилагани от отрязаните рамена върху петри с петна от октопод, бяха 10 пъти по-малко от обикновената петри и 20 пъти по-малко от петри с рибена слуз. Ясно е, че някакъв кожен химикал предаваше съобщението: „Пипала!

Химическите сигнали са широко разпространени в биологията, но изследователите отбелязват, че това е първият химичен сигнал, който задейства моторно поведение, което не слиза от командната верига в мозъка. Този сигнал не само предпазва съществото да се върже в възли, но вероятно също така предпазва животното да не яде отрязаните си ръце. При тестове с резервоари живите октопуси понякога се придържат и към ампутирани ръце, но е по-вероятно да хванат ръката и да се справят с нея като храна, ако тя никога не им принадлежи.

Октоподът поставя ръката в устата си, третирайки я като храна.

Химическите сигнали изглеждат уникални за животното, но определянето колко уникален е всеки сигнал и закрепването на химическата рецепта изисква допълнително проучване. „Това химическо разпознаване на себе си, особено в организъм, който има придатъци, които са толкова свободни, е неразделно за разбирането как действа подобно животно, защото няма друго животно подобно“, казва Василий.

Уникалното им тяло и периферна нервна система също грабнаха вниманието на групите с биороботи. Редица лаборатории по света се опитват да разработят робот с меки тела на базата на октопод за приложения от медицинско оборудване за подпомагане на преместването на пациенти в лечебни заведения за възрастни хора. В този случай израелската лаборатория работи с европейско усилие, наречено STIFF-FLOP, което разработва гъвкава роботна ръка, базирана на пипалото на октопода, за да помогне при по-малко инвазивни операции.

„Механизъм като този, който намерихме тук, може да бъде от голяма полза за инженерите“, казва Леви. Например, човек би могъл да програмира октопод хирургически инструмент, за да избегне препятствия чрез химическо разпознаване, или „ако манипулаторът трябва да пълзи по тръбите на червата, той може да бъде програмиран, за да избегне манипулиране на стените на червата“, предполага той.

Възможностите изглеждат безкрайни. Може би роботите с октопод може дори да изследват дълбините на нашия океан някой ден ... с пипала, които не се слепват, разбира се.

Корекция: Предишна версия на тази статия заяви, че периферната нервна система на октопода съдържа 300 нерва, вместо 300 неврона.

Защо смукателите на октопод не се придържат към собствената си кожа?