Wyobraź sobie, że twoje ręce przylgnęły do prawie wszystkiego, czego dotknęły. Ludzie muszą się tym martwić tylko w niefortunnych wypadkach z udziałem szalonego kleju. Można by pomyśleć, że ośmiornica cierpiałaby z powodu nadmiernego przywiązania kończyn: ich osiem macek wyłożono setkami dotykowych przyssawek, które zmieniają kształt i wyczuwają jedzenie. Dlaczego więc te ramiona nie sklejają się i nie kończą w węzłach?
powiązana zawartość
- Dziesięć ciekawych faktów na temat ośmiornic
- Odcięte ramiona ośmiornic mają własne zdanie
- The Mimic Octopus
„Zaskakujące jest to, że nikt nawet nie zadał tego pytania”, mówi Guy Levy, badacz w laboratorium neurobiologa ośmiornic Benny Hochner z Hebrew National University of Jerusalem. Problem sklejania się ramion i wiązania ich w węzły może wydawać się głupi z ludzkiej perspektywy. Ale dla ośmiornicy jest to ważny ewolucyjny wyczyn kontroli ruchu.
Levy, Hochner i ich koledzy z USA i Izraela myślą, że odkryli, jak to robią ośmiornice. Według ich badań opublikowanych dzisiaj w Current Biology, skóra ośmiornicy wytwarza sygnał chemiczny, aby pominąć odruchy przyssawki macek. Każdy sygnał chemiczny może być także unikalny dla ośmiornicy, co uniemożliwiłoby również tym czasami kanibalistycznym organizmom spożywanie odciętych kawałków ich własnych ramion.
Naukowcy są zainteresowani tymi wyglądającymi na obcych zwierzętami, ponieważ podobnie jak ludzie, mają duże mózgi. Mózgi te składają się z 200 milionów neuronów i są w stanie rozwiązywać problemy i zapamiętywać (a nawet przewidywać ważne mecze piłki nożnej). „Naprawdę zrozumienie światopoglądu ośmiornicy ma kluczowe znaczenie dla zrozumienia, jakie czynniki wpływają na robienie wielkiego mózgu”, mówi Jennifer Basil, biolog z CUNY's Brooklyn College, który nie był związany z badaniem.
Układ nerwowy ośmiornicy różni się od naszego w kluczowy sposób: 300 milionów neuronów obwodowych przebiega przez ramiona macek i ułatwia ruch. Przeciwne kciuki są świetne, ale te chwytne macki dają ośmiornicom swobodę ruchu, co pozwala im chwytać jedzenie, chować się w małych przestrzeniach i kraść aparaty nurkowe.
Przyssawki wyścielające macki Octopus vulgaris wychwytują sygnały chemiczne i sensoryczne, aby w zasadzie spróbować potencjalnych potraw. (Zdjęcie: © Ingo Arndt / Foto Natura / Minden Pictures / Corbis) „Ośmiornica ma całkowitą kontrolę nad swoimi ramionami, ale kontrola jest rozdzielona między mózg i ramiona, które są w pewnym stopniu autonomiczne”, mówi Levy. Kiedy więc ośmiornica zostanie odcięta przez przypadek lub w walce z drapieżnikiem, pozostaje aktywna przez około godzinę - instynktownie chwyta i trzyma wszystko, czego dotknie.
Ze względu na swoją autonomię badacze postrzegali amputowane ramiona ośmiornic jako sposób na próbę odpowiedzi na pytania o to, jak te ludy kanibalistyczne rozpoznają swoje przywiązane (i nieprzymocowane) ramiona z potencjalnej żywności.
Naukowcy rozpoczęli od humanitarnego amputowania ręki ze zwykłych ośmiornic ( Octopus vulgaris ) w swoim laboratorium. „To nie jest traumatyczne wydarzenie dla ośmiornic” - wyjaśnia Levy, który przeprowadził większość prac laboratoryjnych ze swoim kolegą Nirem Nesherem. „Wiele razy tracą ręce w naturze i zachowują się normalnie, a ramię odrasta”.
Badacze umieścili ośmiornicę i różne przedmioty - amputowane ramiona, oskórowane ramiona, ryby, krewetki i szalki Petriego częściowo pokryte skórą ośmiornicy - w zbiorniku i obserwowali, co się stało. Amputowane ramiona nigdy nie przywiązały się do siebie ani nie chwyciły ramion żywej ośmiornicy w zbiorniku, zamiast tego unikając swoich dawnych sąsiadów.
Odcięte ramiona zatrzasnęły się jednak na skórkach ramion ośmiornicy i plastikowej części płytek Petriego. Naukowcy zmierzyli siłę przyłożoną do każdego obiektu i stwierdzili, że ramiona nigdy nie przykładały siły chwytającej do skóry. Więc jakikolwiek sygnał zapobiegał odruchowi przywiązania, musiał pochodzić ze skóry.
Ośmiornica przeciera ramiona własnym, świeżo amputowanym ramieniem, pieszcząc je, ale nie chwytając skóry. Ośmiornica chwyta wymachujące ramię tylko w miejscu amputacji, gdzie ciało jest odsłonięte, i trzyma je w dziobie, nie jedząc go. (Wideo: Current Biology, Nesher i in.) Skóra ośmiornicy jest niezwykle złożona; składa się z komórek zmieniających kolor zwanych chromatoforami, wraz z chemicznymi sieciami sygnalizacyjnymi i komórkami nerwowymi. Aby sprawdzić, czy może występować sygnał chemiczny, rozmazali wydzielone wydzieliny skóry ośmiornicy i wydzieliny skóry ryb na różnych płytkach Petriego i włożyli je do zbiorników ośmiornicy z odciętymi ramionami.
Siły przyłożone przez odcięte ramiona do szalek Petriego ze szlamem ośmiornicy były 10 razy mniejsze niż zwykła szalka Petriego i 20 razy mniejsze niż szalka Petriego ze szlamem rybnym. Najwyraźniej jakaś substancja chemiczna skóry przekazała komunikat „Macki wyłączone!”
Sygnały chemiczne są szeroko rozpowszechnione w biologii, ale naukowcy zauważają, że jest to pierwszy sygnał chemiczny, który wyzwala zachowanie motoryczne, które nie schodzi z łańcucha dowodzenia w mózgu. Ten sygnał nie tylko powstrzymuje stworzenie przed związaniem się w węzły, ale prawdopodobnie również powstrzymuje zwierzę przed zjedzeniem własnych odciętych ramion. W testach czołgów żywe ośmiornice czasami chwytały się również amputowanych ramion, ale były bardziej skłonne chwycić ramię i potraktować je jak jedzenie, jeśli nigdy do nich nie należało.
Ośmiornica wkłada rękę do ust, traktując ją jak jedzenie.Sygnały chemiczne wydają się zwierzęciu unikalne, ale ustalenie, jak wyjątkowy jest każdy sygnał i ustalenie receptury chemicznej wymaga dalszych badań. „To chemiczne rozpoznanie siebie, szczególnie w organizmie, który ma wyrostki, które są tak swobodne, jest integralną częścią zrozumienia, jak takie zwierzę działa, ponieważ nie ma innego takiego zwierzęcia” - mówi Basil.
Ich unikalne ciało i obwodowy układ nerwowy również zwróciły uwagę grup biorobotycznych. Wiele laboratoriów na całym świecie próbuje opracować robota o miękkich ciałach, opartego na ośmiornicy, do zastosowań od sprzętu medycznego po pomoc w przemieszczaniu pacjentów w placówkach opieki nad osobami starszymi. W tym przypadku izraelskie laboratorium pracuje nad europejskim wysiłkiem o nazwie STIFF-FLOP, który rozwija elastyczne ramię robota oparte na macce ośmiornicy, aby pomóc w mniej inwazyjnych operacjach.
„Mechanizm taki jak ten, który tu znaleźliśmy, może być bardzo pomocny dla inżynierów” - mówi Levy. Sugeruje np., Że można zaprogramować narzędzie chirurgiczne przypominające ramię ośmiornicy, aby uniknąć przeszkód dzięki rozpoznawaniu chemicznemu, lub „jeśli manipulator musi czołgać się przez rurki jelit, można go zaprogramować tak, aby nie manipulował ścianami jelit” - sugeruje.
Możliwości wydają się nieskończone. Być może roboty ośmiornicy mogą nawet kiedyś zbadać głębiny oceanów… z mackami, które oczywiście się nie sklejają.
Korekta: W poprzedniej wersji tego artykułu stwierdzono, że obwodowy układ nerwowy ośmiornicy zawiera 300 nerwów zamiast 300 neuronów.
