Ученые показали, как спят осьминоги

Обновлено: 11.09.2024

Двупятнистых осьминогов Octopus bimaculoides природа наградила смурным и агрессивным характером. Они не только мизантропы, но и циники: любовь и заботу к ближним проявляют только во время спаривания. Ученые из Университета Джона Хопкинса сотворили для моллюсков чудо просоциальности, накачав их MDMA. Что это говорит о людях?

Люди в смятении

Мы уже привыкли, что чем больше ученые вкапываются в мозг, тем прозаичнее становится картинка нашего внутреннего мира: эмоции = работа лимбической системы, страстная влюбленность = взрыв гормонов и нейротрансмиттеров, а сакральную любовь-пока-смерть-не-разлучит-нас можно запросто объяснить тонусом дофаминовой системы, прилежащего ядра, вентральной покрышки среднего мозга и вентрального паллидума. Заголовки научных статей в духе «ученые измерили счастье», кажущиеся чистой ересью, легко поддаются адекватному переводу: «ученые измерили уровень серотонина, окситоцина и дофамина».

Эксперимент с осьминогами, у которых начисто отсутствует мозговая кора и сложная система вознаграждения, показал, что механизм социальности до смешного прост и сводится к биохимическому «щелчку».

Но не только это. Пути млекопитающих и головоногих разошлись 500 млн лет назад. На протяжении этого времени длинный и замысловатый эволюционный путь, казалось, вел нас к высокоразвитой социальности, а Марка Цукерберга — к его миллионам. Теперь выясняется, что сделать нас социальным видом — это вовсе не цель эволюции и даже не ее достижение.

Сегодня кое-какие эволюционные виды показывают не меньший, чем мы, энтузиазм по части социального: муравьи отлично разбираются в рабовладении и, в случае опасности для собратьев, могут совершить жертвенное самоубийство; обезьяны бонобо «шарят» в акушерстве, слоны — боги эмпатии и, вероятно, даже знают, что такое смерть (а как пишет психолог Эрнест Беккер, вся человеческая цивилизация может оказаться лишь механизмом психологической защиты от осознания собственной смертности).

По части простого повседневного общения большинство животных и насекомых уделывает homo sapiens: они способны к разнокалиберной коммуникации (муравьи в отличие от нас общаются аудиовизуально, тактильно и химически) и к межвидовому общению (собаки нас понимают, а мы их — нет).

Исследования в области генетики убедили мир, что стереотипная эволюционная линейка «от меньшего к большему» устарела, и визуально представлять эволюцию лучше в виде круга, где гордый мужик homo sapiens — лишь часть единого целого.

У эволюции действительно нет ни цели, ни плана, и вся природная целесообразность — лишь хитро устроенная оптическая иллюзия. Как любит напоминать эволюционный биолог и «дарвиновский цербер» Ричард Докинз, дело — в трех базовых механизмах, которые из миллионов вероятностей создают одну кажущуюся невообразимость: изменчивости, естественном отборе и наследственности. Изменчивость приоткрывает двери случайным изменениям: потомство любого существа априори отличается от его родителей. Если такое случайное изменение оказывается конкурентным преимуществом, то существо не истребляется средой и доживает до репродуктивного периода (ЕО), а наследственность закрепляет случайный признак на уровне популяции. Ловкость рук — и никакого целеполагания.

Разумные и высоко социальные с точки зрения природы мы — лишь набор удачно собранных переключателей даже там, где дело касается сложного взаимодействия друг с другом и с самим собой.

Пожалуй, единственное, что вывозит наше самомнение и самоуважение, — это то, что никак не относится к эволюции и природе вообще: искусство, культура, музыка, продукты потока идей и т. д. Это бессмысленное и в то же время единственное, что наполнено для человека смыслом, некоторые ученые называют эмерджентными свойствами систем, то есть свойствами, характерными для систем в целом, но не принадлежащими ни одной из отдельно взятых их частей.

Сознание, как поговаривают некоторые, — тоже не более чем эмерджентное свойство сложноустроенного мозга. Красивый исход бесцельного брожения случайностей.

Осьминоги обладают множеством любопытных для учёных способностей, к примеру, видят свет кожей, имеют уникальную стратегию управления своим телом, а также могут отращивать потерянные конечности.

Но есть одна поведенческая особенность, которая не давала покоя учёным. Дело в том, что самки осьминогов могут воспроизводить потомство лишь один раз за всю жизнь. Когда самка откладывает яйца, она проводит всё время в "гнезде" в норе или пещере, ухаживая за потомством. Но при этом она постепенно перестаёт питаться, а к моменту появления детёнышей умирает.

По словам морских биологов, наблюдения за такими самками не для слабонервных. На последних этапах жизни матери буквально морят себя голодом и как будто ускоряют приближение смерти, отщипывая кусочки собственного тела или поедая кончики щупалец.

Чем обусловлен такой жестокий механизм самоуничтожения и зачем он нужен? На эти вопросы помогла ответить новая работа исследователей из Чикагского университета.

Они поясняют: первая подсказка появилась в 1977 году, когда биологи провели ряд экспериментов с осьминогами вида Octopus hummelincki. У животных удалили оптическую железу - отдел мозга, расположенный между глаз и по функционированию схожий с гипофизом позвоночных.

Когда самкам осьминогов удалили эту железу, произошло нечто странное: у них исчезли материнские инстинкты. Подопытные бросили недавно появившееся потомство, к ним вернулся аппетит, а некоторые даже начали повторно спариваться.

Специалисты заключили: вероятно, оптическая железа самок, опираясь на сигналы репродуктивной системы, выделяет некий "гормон самоуничтожения". Последний каким-то образом влияет на пищевое поведение, возможно, дезактивируя пищеварительные и слюнные железы. Но подробнее изучить этот феномен учёным не удалось.

В 2015 году команда из Университета Чикаго расшифровала геном калифорнийского двупятнистого осьминога (Octopus bimaculoides). Это, к слову, был первый головоногий моллюск, геном которого был полностью секвенирован.

И теперь эти данные исследователи решили использовать для изучения молекулярных сигналов, которые отдаёт оптическая железа самок осьминогов. Кроме того, команда описала четыре фазы материнского поведения, связанные с этими сигналами.

"Эти [фазы] поведения настолько чёткие и стереотипные, если действительно наблюдать за ними. Это на самом деле интересно, потому что мы впервые можем определить молекулярный механизм для такого драматического поведения", — рассказывает один из ведущих авторов работы нейробиолог Янь Ван (Yan Wang).

Её команда наблюдала за поведением тех же калифорнийских двупятнистых осьминогов. Как отмечают биологи, обычно самки этого вида являются активными хищниками, которые проводят много времени на охоте за пределами своего логова.

Однако на первом этапе подопытные уделяли всё своё время отложенным яйцам, постоянно вентилируя и промывая их. В течение трёх-четырёх дней самки продолжали питаться, но оставляли потомство ненадолго и охотились неподалёку от "гнезда".

Затем наступила вторая фаза: самки полностью прекратили есть, но по-прежнему продолжали тщательно оберегать яйца. Этот этап продлился восемь-десять дней.

Третья и четвёртая фазы были по-настоящему драматичными. Осьминоги стали вялыми, побледнели и утратили мышечный тонус. При этом у них наступали моменты внезапного возбуждения: самки приступали к беспорядочному грумингу, активно двигая щупальцами и обнимая себя мантиями, пока не запутывались в них окончательно. Некоторые начинали метаться и бились о стенки лабораторных резервуаров.

Дождавшись появления детёнышей, самки погибали.

"Это беспокоило даже свидетелей в лаборатории, потому что с человеческой точки зрения они выглядели так, будто они самоуничижались. Это очень, очень странное поведение", — признаётся Ван.

На каждой стадии она вместе с коллегами секвенировала транскриптомы РНК из оптических желез осьминогов. РНК несёт инструкции от ДНК о производстве белков, поэтому секвенирование - лучший способ изучить активность генов и увидеть, что происходит в клетках в конкретный момент времени, поясняют авторы работы.

Оказалось, что до спаривания самки производили высокие уровни нейропептидов (небольших белковых молекул), которые обеспечивают общение нейронов, отвечающих за пищевое поведение. Однако после спаривания производство этих нейропептидов резко сокращалось.

Затем исследователи заметили, что у подопытных повысилась активность генов, которые отвечают за производство нейротрансмиттеров под названием катехоламины. Это стероиды, которые метаболизируют холестерин и инсулиноподобные факторы роста.

По словам Ван, это было полной неожиданностью, поскольку ранее никто не предполагал, что оптическая железа может контролировать процессы, не связанные с размножением.

Впрочем, пока остаётся не до конца понятным, как эти молекулярные и сигнальные изменения связаны с изменениями поведенческими. Самки на ранних стадиях продолжали питаться, хотя и охотились менее активно. Это может означать, что нейропептиды влияют на количество энергии, затрачиваемой на охоту. Кроме того, самки теряли мышечный тонус и, вероятно, способность переваривать пищу.

Специалисты полагают, что увеличение уровня стероидов и инсулина также может влиять на репродуктивную систему, из-за чего у животных начинают преобладать материнские инстинкты и они перераспределяют энергию, отдавая предпочтение не собственному кормлению и перевариванию еды, а уходу за потомством.

"Раньше, когда мы только узнали об оптической железе, это было словно посмотреть трейлер к фильму. Вы понимаете суть происходящего, но теперь мы начинаем узнавать о главных героях, о том, каковы их роли и немного больше о предыстории", — делится впечатлениями от работы Янь Ван.

Она считает, что пока ещё довольно сложно объяснить, почему столь умные существа как осьминоги заканчивают жизнь такой "унизительной" смертью. Есть несколько предположений, почему они в ходе эволюционного развития смирились с таким концом.

Во-первых, осьминоги являются каннибалами, поэтому "биологически запрограммированная" смерть самок может быть способом уберечь детёнышей от участи быть съеденными собственными матерями.

Во-вторых, сроки роста осьминогов практически не ограничены, и задуманное природой устранение взрослых особей не позволяет популяциям этих моллюсков стать доминирующими и тем самым пошатнуть устоявшиеся экосистемы.

Любопытно, что и многие самцы осьминогов также погибают вскоре после спаривания, хотя не имеют "родительских обязательств" по уходу за потомством.

Исследователи уверены, что будущие работы помогут им объяснить странные механизмы и узнать больше об этих необычных морских жителях.

Научная статья по итогам драматичного исследования опубликована в издании Journal of Experimental Biology.

На первый взгляд между фруктовыми мушками, осьминогами, птицами и людьми нет ничего общего. Одни живут на суше, другие — в воде. Одни летают, другие передвигаются по земле. Одни позвоночные, другие — нет. Эти существа развивались обособленно, и их общие предки находятся далеко-далеко друг от друга в эволюционной цепочке. Но у них есть одна фундаментальная особенность: они видят сны.

Почти все существа спят, хотя некоторые споры возникают по поводу одноклеточных организмов вроде инфузории-туфельки. Но никто толком не знает почему. Долгие годы исследователи обсуждают теории о том, что сон полезен для памяти, роста и обучения — и ясно, что людям сон нужен, чтобы нормально функционировать — но на самом деле известно не так уж и много. «Сон — это большой черный ящик», — говорит нейробиолог из Университета штата Вашингтон Маркос Фрэнк. Фрэнк сравнивает сон с загадочным органом: очевидно, что он существует и жизненно важен для здоровья животных, но его точная функция и механизмы, контролирующие его, до сих пор неизвестны.

Еще более загадочно то, что у одних видов, кажется, только одно состояние сна, во время которого их мозг относительно спокоен, а у других — два: спокойное и активное. У людей период, когда мозг активизируется, называется сном с быстрым движением глаз (REM). В это время мы видим сны и нам труднее всего проснуться.

Долгое время ученые не наблюдали эту более глубокую, активную фазу сна у земноводных или рептилий. Поэтому до недавнего времени считалось, что она развилась позже в истории — у общих предков птиц и животных. Но в 2016 году активный сон был зафиксирован у ящериц. Затем в 2019 году это состояние было описано у каракатиц, а в марте этого года группа ученых из Бразилии опубликовала в iScience статью, в которой быструю фазу сна идентифицировали у осьминогов. Эти головоногие моллюски эволюционировали за много веков до появления существ, имеющих общих предков с птицами и людьми. «Здесь общий предок невозможен», — говорит Фрэнк. Теперь ученые задаются вопросом: это состояние сна более распространено, чем они первоначально предполагали, или развилось у разных видов в разное время, как крылья и умение летать возникли отдельно у насекомых, летучих мышей и птиц (явление, называемое конвергентной эволюцией).

Если ученые смогли бы понять, как именно естественный отбор вызвал эту адаптацию и сохранение кодирующих ее генов, то стало бы яснее, какую функцию выполняют сновидения для центральной нервной системы и почему сон вообще важен. «Что сон означает для животных?» — вопрошает соавтор статьи и директор Института мозга Федерального университета Риу-Гранди-ду-Норти Сидарта Рибейро.

Первый шаг в изучении того, как спят животные — выяснить, когда они на самом деле спят. Это сложнее, чем кажется. «Представьте, что вы были на Марсе и нашли организм, — говорит Фрэнк. — Как узнать, спит он или нет?»

Млекопитающим ученые могут вживлять электроды в мозг, чтобы отслеживать, как вспыхивают их нейроны. Но у осьминогов особая центральная нервная система. Вместо одного мозга, контролирующего ее, у них в «руках» восемь ганглиев, которые часто действуют независимо друг от друга.

Вместо того, чтобы использовать для определения состояния сна осьминогов инвазивный метод, вроде прикрепления детекторов, ученые изучили некоторые их поведенческие характеристики. Сильвия Медейрос, аспирантка и ведущий автор исследования, протестировала пороги активации животных. Три из четырех осьминогов в лаборатории получали визуальный стимул — видео с движущимися крабами. Четвертый получал вибрационный стимул в виде легкого постукивания по резервуару. Медейрос хотела посмотреть, как быстро они отреагируют на раздражители, когда бодрствуют. Затем она проверила их, когда они казались неактивными, и измерила их реакции. Более медленная реакция означала, что они спали крепче.

Команда также настроила на спящих животных камеры, чтобы наблюдать за изменениями рисунков на их коже, которые дают подсказки об активности мозга. Бодрствуя, осьминоги меняют цвет во время ухаживаний, когда дерутся за территорию и когда прячутся от хищников. Эти изменения всегда происходят в ответ на то, что происходит вокруг. «Мы обнаружили, что во сне это изменение цвета не связано с тем, что происходит в тот же момент в окружающей среде», говорит Медейрос. Вместо этого осьминоги демонстрировали фантастические узоры, не имевшие ничего общего со стимулами реального мира, такими как близость других существ или необходимость маскироваться. Поскольку двигательные нейроны мозга контролируют эти изменения кожного рисунка, возможно, что эти закономерности возникают из-за сновидений.

Например, в работе группы описывается состояние, названное «пятьдесят на пятьдесят»: осьминоги демонстрировали поразительный рисунок, когда одна половина животного была полностью белой, а другая — полностью черной. Этот рисунок обычно появляется во время ухаживания или драки за территорию. Поскольку было очевидно, что спящие животные не участвуют в этих действиях, исследователи задались вопросом, видят ли они сны об этих сценариях и транслируют ли их на своей коже. Но у команды есть оговорка: осьминоги в тот момент не находились в самом глубоком сне, поэтому возможно, этот градиент означает, что животные засыпают.

Несмотря на то, что исследование группы включало всего четыре осьминога, что может показаться небольшой выборкой, это нормально для такого рода исследований, говорит Тереза Иглесиас, изучающая поведение животных в Институте науки и технологий Окинавы. Она была ведущим автором исследования каракатиц в 2019 году. Иглесиас уверена в надежности результатов, потому что поведение животных было последовательным: у трех осьминогов время реакции было одинаковым, в зависимости от того, насколько они бодрствовали. (Один осьминог был исключен из результатов теста на активацию по техническим причинам.) Все четверо изменили цвет во время активного сна.

По словам Иглесиас, появляются «все более веские доказательства» того, что головоногие действительно видят сны. Во время эксперимента с каракатицами ей не удалось выяснить, когда животные полностью спят. Их пороги активации были непостоянными. После нескольких недель записи она решила просмотреть видеозаписи, чтобы найти другие индикаторы, которые могли бы дать ключ к разгадке. Именно тогда она заметила изменения кожи. Как и у осьминогов, эти рисунки не совпадали ни с чем, что происходило во внешнем окружении животных. «Мы наблюдаем нейронную активность кожи», — говорит она.

Обнаружение этого поведения — первый шаг к его пониманию, но Иглесиас предупреждает, что нельзя сказать, будто мы знаем, что воспринимает животное. По ее словам, как только вы выйдете за рамки количественных наблюдений, «наступит более сложная часть — вопросы. Что они думают? Что они чувствуют? О чем переживают? Это большой скачок».

Сновидения головоногих могут быть не совсем такими, как у людей. Бразильская команда обнаружила, что активная фаза сна у осьминогов длится меньше минуты, что молниеносно быстро по сравнению с часом, который могут провести в фазе быстрого сна люди. Более длинный цикл быстрого сна дает человеческим сновидениям сложные и запутанные сюжеты, полные характеров и символики. Если осьминоги действительно видят сны, то они, по мнению Медейрос, скорее всего очень короткие, вроде видеоклипа или гифки. Иглесиас говорит, что сны каракатиц могут быть еще короче.

Несмотря на то, что состояние активного сна непродолжительное, оно может быть опасным. Животные уязвимы, когда крепко спят. Они могут не услышать приближения хищника, а в случае осьминога сон может испортить маскировку, поскольку кожа реагирует на то, что ему снится.

Исследователи считают, что такое опасное поведение могут себе позволить только те, кто имеет какое-то эволюционное преимущество. Рибейро предполагает, что активный сон может быть временем для взаимодействия различных областей мозга и укрепления нейронных связей на основе того, что животное испытало или узнало за день. Также во время сна воспоминания перемещаются из кратковременного хранилища в долговременное. Он отмечает, что птицы щебечут свои песни во время активного сна. «Может быть, быстрый сон необходим для обработки памяти во всех областях мозга, — говорит Рибейро. — Это пригодится животным со сложным, многосоставным мозгом». Он отмечает, что у плодовой мушки, которая проявляет признаки активного сна, мозг небольшой, но у него много частей, которые, возможно, нуждаются в коммуникации. Так же, как люди, мыши и птицы, плодовые мушки переживают цикл сна, когда их мозг очень активен — почти так же активен, как во время бодрствования — но они все равно не реагируют на визуальные стимулы и крепко спят.

Возможно, что и многие другие животные видят сны, хотя мы об этом и не знаем. Иглесиас отмечает, что люди ищут активный сон, который похож на наш собственный, с таким поведением, как быстрое движение глаз и снижение порога активации. Но то, что животные ведут себя иначе, не означает, что они не переживают что-то подобное — мы просто еще не знаем, на что обращать внимание.

Медейрос и Рибейро уже планируют новые исследования, чтобы проверить, помогает ли сон осьминогам сохранять информацию и изучать новые задачи, и вынудит ли их лишение сна одной ночью спать больше в следующую. Эта информация поможет понять, похож ли сон осьминога на человеческий или он выполняет другую функцию. Но мы, возможно, никогда не узнаем, видят ли сны осьминоги, дрозофилы и птицы. «Есть один организм, который определенно видит сны, — говорит Фрэнк. — Это люди. Потому что они об этом рассказывают».

Интересная статья? Подпишитесь на наш канал в Telegram , чтобы получать больше познавательного контента и свежих идей.

Биологи обратили внимание на необчное поведение лабораторных осьминогов: по ночам они быстро меняли цвет, хотя при этом явно спали. После исследований удалось доказать, что осьминоги умеют видеть сны почти как люди, а цвет меняют при переходе из активной стадии сна в пассивную.

У осьминогов самая централизованная нервная система из всех беспозвоночных. Известно, что они обладают высокой способностью к обучению и теперь похоже выясняется — у наших видов есть общие черты.

Фазы сна головоногих больше всего напоминают фазы быстрого и медленного сна у человека. В промежутке медленной фазы головоногие расслаблены и сохраняют один цвет, зато во время быстрой окраска их кожи начинает меняться с большой скоростью, сокращаются щупальца.

Ученые предполагают, что при быстрой фазе сна осьминоги видят короткие сны, это приводит к физиологической реакции. Но вряд ли это развернутые рациональные истории, скорее сны головоногих напоминают короткие гифки, отрезки разной усвоенной за день информации.

Возможно, быстрая и медленная фазы сна становятся необходимы нервной системе на определенном уровне развития. Теоретически вероятно, что осьминоги обладают большим уровнем самосознания, чем считалось ранее

Быстрая смена цветов бодрствующего осьминога используется обычно для маскировки:

Сейчас ученых интересует, что именно происходит в мозгу головоногого во время перемен фаз сна. Это поможет понять и сам принцип устройства их нервной системы.

Осьминоги — чертовски крутые твари. Они строят «города» из ракушек на дне моря. Их самцы организуют «бойцовские клубы», куда приплывают чтобы побоксировать друг с другом. Их самки могут съесть самца, если перенервничали из-за секса. Недавно выяснилось, что кроме этого осьминоги еще и видят сны, примерно как мы с вами. При этом их глаза начинают дико вращаться, а конечности — подрагивать, совсем как у спящего пса. Правда, в отличие от пса, они еще и меняют при этом цвет и форму.

Бразильские биологи из Федерального университета Риу-Гранди-ду-Норти решили выяснить, есть ли вообще у осьминогов такая вещь, как сновидения. Они взяли четырех головоногих и снимали их на камеры несколько дней, фиксируя все, что с ними происходит. Материала набралось на 180 часов.

Оказалось, осьминоги не только спят (это было ясно и раньше), но и ведут себя довольно неожиданно. Часть сна они выглядят вялыми, их глаза остаются закрыты, а кожа бледнеет (то есть «засыпают» даже клетки с пигментами). Но примерно раз в полчаса внешний вид животного меняется. На коже проступают бугры, присоски сжимаются, глаза и щупальца начинают непроизвольно дергаться, словно им снятся яркие сны с экшн-сценами. Заметнее всего изменения проявляются на коже: она начинает резко менять цвет.

Ученые полагают, что сон осьминогов напоминает сон млекопитающих. Наблюдения показывают, что у них также есть фаза «спокойного» сна и активная фаза, которая длится 1-2 минуты. Причем несмотря на все эти подергивания тела и резкие изменения цвета, осьминоги в этот момент очень крепко спали: их не удавалось отвлечь с помощью крабов и громких звуков.

Пока что основная (она же — самая крутая) теория заключается в том, то осьминоги действительно видят яркие и эмоционально-насыщенные сны. Правда, биологи считают, что те довольно примитивны в сравнении с нашими. Вряд ли они изобилуют сюжетами.

Как они занимаются сексом? Очень странно!

Еще одна проблема, помимо легкой путаницы в ориентации, заключается в том, что самки часто бывают крупнее самцов и могут их сожрать. Поэтому некоторые виды осьминогов подают всяческие сигналы о том, что они — не еда. Самцы осьминогов обыкновенных (Octopus Vulgaris) поднимают щупальца, демонстрируя нижние присоски, а самцы Octopus Cyanea делают на своем теле узор из темных полос. И почти все они стараются совокупиться очень деликатно, на максимально-возможном расстоянии.

Одна из щупалец осьминога на правой стороне тела по совместительству является его половым органом. Он называется гектокотиль; на нижней его стороне проходит канавка, а оканчивается такое щупальце отростком под названием лигула. У некоторых видов осьминогов лигула набухает под воздействием крови — совсем как пенис у млекопитающих.

Стараясь не быть сожранным, самец осьминога аккуратненько пытается просунуть свой гектокотиль в щель в мантии самки. При этом «эрегированная» лигула со спермотофорами отламывается и остается внутри. После этого осьминог уплывает прочь. Он обречен, через несколько месяцев он умрет. Впрочем, видимо, такова задумка природы: обычно потерянные щупальца восстанавливаются, но только не лигула. Дальнейшая судьба самки не лучше. Она откладывает яйца и следит за ними, защищая их от хищников и обдувая струями воды из своего сифона. После вылупления потомства она, как правило, умирает.

Моллюски под кайфом

При всей асоциальности химия социального поведения у осьминогов в порядке: природа наградила головоногих системой с серотонином, эволюционно древней молекулой, ответственной за хорошее самочувствие, ощущение счастья и просоциальность. Проанализировав геном Octopus bimaculoides, исследователи нашли интересное: ген, который кодирует белки, перемещающие серотонин в мозге, у них до страшного похож на аналогичный человеческий ген SERT.

Так и родилась идея погрузить осьминогов в волшебную вселенную экстази. Наркотик выбрали не из-за любви к волшебству и рейвам: путь MDMA в мозг проходит через транспортировщики серотонина, и концентрация этого нейротрансмиттера в отдельных участках мозга повышается.

Потому hug drug хитро манипулирует восприятием: вползающий в клуб тинейджер под экстази не замечает недовольное лицо фейс-контрольщика, но зато сразу видит счастливую мордашку напарника. MDMA снижает его умение считывать негативные стимулы и повышает точность декодирования положительных. Увеличивая уровни окситоцина и пролактина в плазме, наркотик делает тинейджера более открытым и доверчивым, усиливает его эмпатию и просоциальное поведение в целом.

Вышеперечисленное работает для разных млекопитающих, например мышей и крыс. Насчет осьминогов уверенности не было, так как у них совсем иная архитектура мозга. Точнее, мозгов: у моллюска нет мозговой коры, а вместо локализованного центра — децентрализованная система с отдельными штабами для каждого щупальца.

Из всех беспозвоночных осьминоги поведенчески наиболее развиты и сообразительны (проходят лабиринты, решают головоломки, узнают фигуры и людей).

Гюль Дёлен, нейробиолог Университета Джона Хопкинса, руководивший экспериментом, отмечает, что мозг осьминога ближе к мозгу улитки, чем млекопитающего: нас с ними разделяют аж полмиллиарда лет эволюции.

Чтобы проверить, как работает биохимия социальности у Octopus bimaculoides, ученые не стали заталкивать в головоногих цветные таблетки, а поместили их в ванночки с MDMA и буквально пропитали любвеобильностью (десять минут водных процедур для осьминога — всё равно что десять минут ингаляции для человека). После ванны подопытных на 30 минут отправляли в аквариум с тремя отсеками для свободного блуждания. В одном из них помещался еще один осьминог, помещенный в пластиковую бутылку или орхидейный горшок, дабы избежать потенциальной борьбы. В другой камере красовалась обманка: так же заточенные в бутылку или горшок привлекательные объекты, среди которых юморные исследователи поместили не только цветные наполнители, но и статуэтки галактических героев вроде Чубакки.

После обмазывания MDMA осьминоги проводили в нейтральной комнате столько же времени, сколько и без допинга, а вот пребывание в остальных отсеках кардинально поменялось.

Новыми объектами они интересовались куда больше, что связано еще с одним эффектом наркотика: стимулируя синаптическую пластичность и воздействуя на BDNF (ген, поддерживающий развитие нейронов), он способствует обучаемости.

Время, проведенное с сородичами, в целом тоже возросло, но не только — изменилось и качество общения.

Обычно осьминоги не приближаются к собратьям на расстояние вытянутой руки, но под MDMA они перешли к активному вентральному контакту: ощупывали, изучали и исследовали других. Как предполагают ученые, общительность головоногих, если им не нужно срочно завести потомство, подавляется за ненадобностью, а MDMA просто освобождает заблокированные нейронные механизмы. Причем не только просоциальные, но и ответственные за счастье (серотонин есть серотонин): в трипе моллюски, экстатически раскидывая щупальца, выделывали па на манер водного балета, исполняли сальто и кайфовали от запахов и звуков.

Не изменился только врожденный сексизм Octopus bimaculoides: к самке в социальной камере осьминоги стремились самозабвенно, а вот если там оказывался самец, ему предпочитали Чубакку.

Сны осьминогов должны напоминать гифки или короткие насыщенные видео

Зачем именно осьминогам сны — непонятно, но, справедливости ради, мы можем сказать то же самое и о людях. К примеру, недавно ученым удалось наладить связь со спящими подопытными. Исследователи смогли пробиться в сновидения пациентов, причем те ощущали это как «вторжение в пространство сна»: к примеру, голос доктора мог звучать по радио. В некоторых случаях даже удалось добиться ответной реакции. Феномен получил название «интерактивные сновидения».

Но даже несмотря на столь удивительные открытия, мы все еще не до конца понимаем, как и зачем мы спим. Надеемся, исследование осьминогов способно помочь нам познать самих себя.

8 октября человечество отмечает Всемирный день осьминогов. Совершенно непонятно, как его праздновать простым людям — наверное, пиццей с морепродуктами. А еще это хороший повод вспомнить о том, насколько же странными и инопланетными могут быть эти головоногие. Особенно то, как они занимаются сексом — их половую жизнь словно придумал Чайна Мьевиль в соавторстве с Берроузом.

Самцы осьминогов могут заняться сексом с другими самцами. Просто по глупости

У осьминогов есть много неожиданных черт. Их кровь голубая. Они могут использовать камни, чтобы открывать моллюсков и махать щупальцами медуз, чтобы отпугнуть противника. Они не любят однообразие и оказываются гораздо «счастливее» и умнее, если выросли в среде, где есть много объектов для изучения. А еще они не просто меняют цвет, но маскируются под размокший кокос, кучу мертвых водорослей или ядовитых змей.

Но вот с сексом у них беда. Начнем с того, что осьминоги — довольно замкнутые животные, и это иногда имеет странные последствия. Столкнувшись в океане, они могут начать совокупляться, причем нередко самцы с самцами, и даже разных биологических видов. Осьминоги не очень хороши в определении пола других осьминогов, поэтому их попытки спаривания могут продолжаться часами, а то и сутками — может, от скуки, а может, на всякий случай. Если не знаешь, как выглядит самка, то лучше подстраховаться, верно?

Осьминоги-аргонавты — еще более странные твари

Какими бы странными ни были осьминоги, один из их родов, аргонавты, смогли поднять планку еще выше. В отличие от своих собратьев, они носят на спине раковину (впрочем, только самки). Меняя давление в камере этой раковины, они опускаются и поднимаются в толще воды. Но это, как вы понимаете, не самое странное в аргонавтах.

Самец может быть в 4000 раз меньше самки и оплодотворяет ее настолько странно, что наблюдавшие за этим видом биологи до недавнего времени просто не понимали, какого черта происходит. Аргонавт отрывает свой гектокотиль и запускает его в сторону избранницы. Щупальце начинает жить своей жизнью и плывет в воде словно червь. Оторванная «рука» заползает в жаберную щель самки, где может жить до месяца, дожидаясь своей судьбы. Когда яйцеклетки в теле самки созревают, она достает этот гектокотиль, разрывает его, как пакетик со сливками и поливает спермой яйцеклетки. Неудивительно, что раньше эти щупальца считали паразитом, ему в свое время даже дали собственное видовое имя.

Ну а самец-аргонавт после своих трюков с лассо уплывает прочь и умирает. Секс у осьминогов беспощаден, даже если проходит на расстоянии. Так что великий художник Хокусай ошибался — в спаривании головоногих нет места сладострастию, тем более с человеческими женщинами. Сплошная безнадега.

На первый взгляд, у дрозофил, осьминогов, птиц и людей нет ничего общего. Одни живут на суше, другие в воде. Одни летают, другие ходят по земле. Одни относятся к позвоночным, другие к беспозвоночным. Однако представители всех этих видов нуждаются во сне. Журнал Wired рассказывает, как ученые исследуют сон осьминогов, каракатиц, птиц и мух, чтобы разгадать функцию сновидений.

Почти все живые существа (за исключением, возможно, одноклеточных организмов) спят. Но мы точно не знаем почему. Ученые полагают, что сон способствует работе памяти, росту и обучению — и нет никаких сомнений, что люди нуждаются в сне, чтобы функционировать должным образом. Но, помимо этого, нам мало что известно.

Нейробиолог Маркос Фрэнк из Университета штата Вашингтон сравнивает сон с загадочным органом, существование и важная роль которого очевидны, но функция и механизм работы по-прежнему неясны.

Еще более интересен тот факт, что некоторые организмы имеют только одно состояние сна, во время которого их мозг по большей части бездействует, тогда как другие проходят через две стадии: стадию бездействия и стадию активности. У людей активная фаза сна называется фазой быстрого сна, или REM-фазой. Находясь в ней, мы видим сны и тяжелее всего просыпаемся.

Прежде ученые никогда не изучали эту стадию сна у амфибий и рептилий. Поэтому до недавнего времени считалось, что она возникла на более поздних этапах эволюции. Но в 2016 году активная фаза сна была обнаружена у ящериц, а в 2019-м то же открытие было сделано в отношении каракатиц. И вот в марте этого года бразильские биологи опубликовали в журнале iScience статью, описывающую REM-фазу у осьминогов.

Поскольку головоногие как класс сформировались задолго до появления общих предков птиц и людей, это заставило ученых задуматься о том, что, возможно, быстрая фаза сна более распространена, чем считалось ранее, и развилась у разных видов в разное время, так же как крылья и способность летать вырабатывались насекомыми, летучими мышами и птицами независимо друг от друга. Такие процессы получили название конвергентной эволюции.

«Если мы сможем понять, благодаря каким факторам возникла данная адаптация и в каких генах она закодирована, нам станет яснее и то, какую роль сон играет в функционировании нервной системы», — объясняет Сидарта Рибейру, соавтор исследования и директор Института мозга при Федеральном университете Риу-Гранди-ду-Норти.

Чтобы узнать функцию сна в жизни животных, нужно сперва определить, когда именно они спят. А это труднее, чем кажется. «Представьте себе, что вы обнаружили на Марсе живой организм, — говорит Маркос Фрэнк. — Как понять, спит он или нет?»

В случае с млекопитающими ученые могут вживить в их мозг электроды для отслеживания нейронной активности. Но центральная нервная система осьминогов очень разветвленная. Вместо одного мозга у них восемь ганглий в щупальцах, которые могут функционировать независимо друг от друга.

Вот почему коллеги Рибейру обратились к поведенческим особенностям осьминогов. Для начала Сильвия Медейруш, аспирантка и ведущий автор исследования, измерила порог возбудимости этих существ. Трое подопытных осьминогов из четырех получили визуальный стимул — видеозапись движущегося краба. Для четвертого был выбран вибрационный стимул в виде легкого постукивания по аквариуму. Медейруш хотела проверить, как быстро они отреагируют на раздражитель в состоянии бодрствования. Затем она повторила тест, когда казалось, что они бездействовали, и снова измерила скорость реакции. Медленная реакция свидетельствовала о глубоком сне.

Команда исследователей также направила камеры на спящих осьминогов, чтобы наблюдать за изменениями узоров на их коже.

В состоянии бодрствования осьминоги меняют окрас во время брачных игр, борьбы за территорию и попыток укрыться от хищников. Во всех этих случаях смена окраса связана с происходящим вокруг. «Мы установили, что смена окраса спящего осьминога не имеет никакого отношения к внешним стимулам», — говорит Медейруш. Так как мотонейроны контролируют изменения окраса, добавляет она, узоры, появляющиеся во время сна, могут быть связаны со сновидениями.

В статье описывается кратковременное состояние, во время которого одна половина осьминога была полностью белой, а вторая — полностью черной. Такой окрас обычно появляется во время ухаживаний или борьбы за территорию. Поскольку животные очевидным образом не делали ни того ни другого, исследователи предположили, что осьминоги, возможно, видели сны об этих событиях. Но есть и другое объяснение: так как эти изменения наблюдались не во время стадии самого глубокого сна, они могли означать состояние сонливости.

Несмотря на то, что в исследовании участвовало всего четыре осьминога, такой размер выборки нормален для исследований подобного рода, говорит Тереза Иглесиас, зоолог-бихевиорист из Окинавского института науки и технологий; она была ведущим автором исследования каракатиц в 2019 году. По ее словам, результаты эксперимента надежны, так как изменения наблюдались неоднократно.

Иглесиас уверяет, что «есть все больше доказательств» в пользу того, что головоногие видят сны. Во время своего эксперимента с каракатицами она столкнулась с трудностями, пытаясь определить, когда они спали. После недели безрезультатных наблюдений она решила просмотреть видеозаписи и найти какие-нибудь неочевидные индикаторы. Именно тогда она заметила изменения в узорах на их коже. Как и в случае с осьминогами, эти изменения не соответствовали типичным реакциям на происходящее в окружающей среде. «Наблюдаемые изменения окраса — это проявления нейронной активности на поверхности кожи», — говорит Иглесиас.

Но сновидения головоногих могут отличаться от человеческих сновидений. Бразильская команда исследователей обнаружила, что активная фаза сна у осьминогов продолжается не дольше минуты, в то время как у людей она может длиться час.

Более долгая REM-фаза сна делает возможными сновидения со сложными и запутанными сценариями, множеством персонажей и символическим значением. Если осьминоги действительно видят сны, говорит Медейруш, то они, скорее всего, очень короткие и больше напоминают анимированные GIF-изображения. Сны каракатиц, вероятно, еще короче.

Даже будучи столь непродолжительной, активная фаза сна подвергает осьминогов опасности. Глубокий сон делает животных уязвимыми и не позволяет заметить приближение хищника, а в случае с осьминогами — еще и мешает их маскировке.

Наличие такой рискованной адаптации говорит о том, что она обеспечивает некое эволюционное преимущество, утверждают исследователи. Рибейру считает, что активная фаза сна — это период взаимодействия разных участков мозга, способствующий укреплению связей между нейронами и переходу информации о пережитых событиях из краткосрочной памяти в долгосрочную.

Он отмечает, что, согласно исследованиям, птицы во время активной фазы сна репетируют свои песни. Даже простая дрозофила, которая проявляет признаки активного сна, наделена мозгом, состоящим из многих частей, между которыми необходимо устанавливать связи.

Вполне возможно, что сны видят и многие другие виды животных, только мы об этом не знаем. К тому же, отмечает Иглесиас, ученые распознают фазы сна по таким признакам, как быстрые движения глазных яблок и снижение порога возбудимости, но может оказаться, что у некоторых животных активная фаза сна проявляется иначе, чем у людей.

Медейруш и Рибейру уже приступили к дальнейшим исследованиям. Теперь они хотят проверить, помогает ли осьминогам состояние сна усваивать информацию и приобретать новые умения и будут ли они вынуждены спать дольше, если в предыдущую ночь их лишили сна. Эта информация позволит понять, выполняет ли сон у осьминогов ту же функцию, что и у людей. Возможно, мы так никогда и не узнаем наверняка, видят ли сны осьминоги, дрозофилы и птицы и что им снится. «Мы можем быть уверены только в том, что сны видят люди, — говорит Фрэнк, — так как они могут об этом рассказать».

Сон осьминогов состоит из двух фаз — как у людей. Это значит, что головоногие способны видеть сны. Вряд ли они такие же сложные, как у человека. Скорее всего, сновидения беспозвоночных похожи на гифки. К такому выводу пришли биологи из Бразилии, пишет ТАСС.

Сон человека представляет из себя постоянную смену двух фаз: медленной и быстрой. Медленная наступает сразу после засыпания. Во время нее мозг систематизирует воспоминания, а организм — восстанавливает силы.

Потом человек переключается в быструю фазу. Глаза начинают хаотично двигаться, мышцы переходят в рабочий режим. При этом все тело цепенеет, чтобы предотвратить непроизвольные движения. Считается, что во время быстрой фазы и приходят самые яркие сновидения.

Ученые долго думали, что их могут видеть только люди. Но оказалось, что похожие фазы сна и активность мозга есть у млекопитающих, птиц и рептилий. Как теперь выяснилось, у беспозвоночных тоже.

«Фазы сна осьминогов очень похожи на человеческие, несмотря на то, что наши предки разошлись более 500 миллионов лет назад. Это может говорить о том, что быстрый сон становится необходимым для всех живых существ, если их нервная система достигает определенного уровня развития», — объяснила соавтор исследования Сильвия Медейрос.

Во время медленного сна тело осьминогов было расслаблено, их зрачки — сужены, окраска стабильна. Как только наступала быстрая фаза, глаза осьминогов начинали двигаться в разные стороны, щупальца произвольно сокращались, цвет кожи постоянно менялся. Такая активность длилась около шести минут. После этого головоногие снова переключались в более долгую медленную фазу.

«Конечно, осьминоги вряд ли видят какие-то сложные и длинные сны, так как эта фаза длится лишь несколько минут. Образно выражаясь, их сны, скорее всего, похожи на клипы или GIF-изображения», — заявила Медейрос.

Ученые предполагают, что осьминогов можно будет использовать в исследованиях природы сна. Биологи планируют получить рисунок активности мозга головоногих во время обеих фаз. Это может поможет установить роль сна в работе нервной системы.

🦑 Ранее автор «Ножа» рассказывала, как вечеринка осьминогов под MDMA потрепала наше представление о себе.

Наблюдения за поведением осьминогов, живущих возле Австралии, показали, что самки нередко отгоняют слишком назойливых самцов, метая в них водоросли, ракушки или просто песок со дна.

Видеозаписи, сделанные в море у берегов Австралии, показали, что осьминоги могут намеренно метать предметы в цель и часто даже попадают. В большинстве случаев такое поведение демонстрируют самки, и зачастую оно направлено на самцов, действующих слишком навязчиво. Об этом рассказывается в статье ученых из Сиднейского университета, представленной в открытой библиотеке препринтов bioRxiv.

Еще с 2015 года Питер Годфри-Смит (Peter Godfrey-Smith) и его коллеги следят за жизнью осьминогов Octopus tetricus в заливе Джервис на восточном побережье Австралии. Один из участков его дна очень удобен для устройства убежищ, и осьминоги собираются там в больших количествах. Как сообщает журнал New Scientist, это место даже носит неформальное название «Октополис» (Octopolis).

Установленные в «Октополисе» подводные видеокамеры зафиксировали множество видов поведения осьминогов: схватки, ухаживание и… метание предметов. Правда, происходит оно не совсем так, как у людей. Животное использует ракушку, водоросль или набирает мусор со дна, затем подносит к своему сифону и направляет на него поток воды, который уносит предмет прочь. Расстояние такого «броска» может достигать несколько длин тела самого осьминога.

Поначалу ученые считали, что это вполне обычное поведение, которое встречается при устройстве убежищ на дне или отбрасывании отходов пищи. Однако с годами, накопив больше видеозаписей, Годфри-Смит с коллегами удостоверились, что подобное метание направлено на конкретную цель и нередко ее достигает. Так, одно из наблюдений зафиксировало, как самка осьминога 10 раз подряд бросала предметы в соседа-самца, который перед этим пытался с ней спариться.

Читайте также: