Томограф для осьминога

Авторы недавней работы, опубликованной в Current Biology, сравнили строение центральной нервной системы у осьминогов, ведущих разный образ жизни: дневных и ночных, прибрежных и глубоководных. Для изучения анатомии ЦНС осьминогов ученые использовали магнитно-резонансную томографию. Оказалось, что осьминоги из разных сред обитания отличаются строением ЦНС, причем у дневных осьминогов зрительная система имеет ряд характерных особенностей.

Графический абстракт статьи. Credit: Chung WS et al / Current Biology 2021

Головоногих моллюсков, в частности, осьминогов, нередко называют «приматами» мира беспозвоночных животных. Они – прекрасные мастера камуфляжа и могут решать довольно нетривиальные задачи, поэтому по когнитивным способностям ученые даже приравнивают их к мелким млекопитающим. Сходство строения глаза осьминога с таковым у позвоночных – один из самых популярных примеров конвергентной эволюции. 

Центральная нервная система (ЦНС) колеоидных головоногих, к которым относятся каракатицы, кальмары и осьминоги, по сравнению с нервной системой позвоночных изучена плохо. По крайней мере у двадцати видов осьминогов она включает крупный головной ганглий, в котором выделяют, помимо прочих структур, вертикальную долю, покрытую извилинами – своего рода аналог коры головного мозга позвоночных. 

Основу ЦНС осьминогов составляют нервные узлы, окружающие пищевод, которые очень развиты в связи с наличием сложной зрительной системы и чувствительных щупалец. В состав ЦНС осьминогов может входить до 200 миллионов нейронов – примерно столько же, сколько у тупайи. В новой статье сообщается о результатах детального исследования строения ЦНС с помощью МРТ, специально адаптированной под головоногих. 

Ученые подвергли анализу нервную систему четырех видов головоногих, ведущих разный образ жизни: глубоководного Vampyroteuthis infernalis, известного под зловещим названием адский вампир и выделяемого в собственный отряд наряду с кальмарами и осьминогами, одиночного ночного осьминога Hapalochlaena fasciata и двух дневных осьминогов Abdopus capricornicus и Octopus cyanea, обитающих в коралловых рифах.

С помощью МРТ исследователи детально изучили организацию ЦНС четырех перечисленных видов головоногих и получили их 3D-реконструкции. Они детально описали строение оптической доли и в том числе выявили в ней ранее не известные структуры. Особое развитие оптической доли наблюдается у дневных видов: если у ночных видов она имеет бобовидную форму, то у дневных напоминает по форме круассан и несет многочисленные извилины. 

Сравнили ученые и вертикальные доли головоногих. По количеству извилин дневные виды превосходят ночные и в этом случае. Авторы работы связывают это с необходимостью обеспечивать работу чрезвычайно сложно устроенной зрительной системы. Именно благодаря сложно организованным оптической и вертикальной доле дневные осьминоги способны к социальным взаимодействиям. 

Любопытно, что относительный размер оптической доли оказался наиболее велик у глубоководного головоногого Vampyroteuthis infernalis, что связано, вероятно, с наличием очень больших глаз. Вертикальная доля, обеспечивающая сложное поведение, имеет наибольшее количество извилин у осьминогов, живущих в рифах. 

Схожая закономерность имеет место и в случае акул: у рифовых видов количество извилин больше, чем у видов, ведущих бентопелагический образ жизни. Действительно, обитателям такого сложного сообщества, как коралловый риф, необходимо налаживать отношения со множеством соседей, и мощно развитая вертикальная доля, покрытая извилинами, тут будет весьма кстати.

Текст: Елизавета Минина

Chung WS, Kurniawan ND, Marshall NJ. Comparative brain structure and visual processing in octopus from different habitats. Current Biology. Published online November 2021:S0960982221015323.