Ученые обнаружили, что медузы без мозга способны учиться

В тёплых водах Карибского бассейна коробчатые медузы осторожно уклоняются от корней мангровых зарослей, охотясь на мелких ракообразных. Независимо от того, мутная или прозрачная вода, крошечные существа (размером примерно с виноградину) не натыкаются на корни, которые могут легко ранить их мягкие тела. Это может казаться не слишком странным, если не учитывать, что у этих созданий нет мозга.

• Новое исследование показало, что пустыня Сахара периодически становится зеленой

Детали

И хотя медузы Tripedalia cystophora являются одними из немногих видов, у которых есть глаза, у них они чрезвычайно просты. Интересно, что эти животные придумали, как плавать вокруг корней, даже если из-за низкой прозрачности воды их трудно увидеть. Итак, как они это делают? Биолог из Копенгагенского университета Андерс Гарм отмечает:

Гипотеза заключалась в том, что им нужно этому научиться. Когда они возвращаются в эти среды обитания, они должны узнать: какое сегодня качество воды? Как меняется сегодня контраст?

Теперь Гарм и другие исследователи говорят, что подтвердили это предположение: существа без мозга способны к обучению, несмотря на отсутствие у них центральной нервной системы. Они поделились своими выводами в новой статье, опубликованной в журнале Current Biology.

Ученых не удивило, что карибская коробчатая медуза — меньший, несмертельный аналог смертоносной австралийской медузы — могла учиться. Но во время серии экспериментов они были шокированы тем, как быстро животное могло изменить свое поведение — медузы учились в считанные минуты.

Чтобы лучше понять когнитивные способности медуз, ученые воспроизвели их природную среду в лаборатории. Сначала исследователи выстелили внутреннюю часть маленького ведра чередующимися изображениями вертикальных полос. В одном сценарии полосы были высококонтрастными черно-белыми, которые должны были имитировать корни мангровых деревьев в чистой воде. В остальном полосы были серо-белые, что должно было напоминать корни в мутной воде.

Они наполняли резервуары, бросали медуз и записывали их реакции в течение семи с половиной минут. Как и ожидалось, в ведре с самым большим контрастом медузы легко избежали столкновения со стенкой. Однако в мутной воде существа сначала наткнулись на стену, вероятно потому, что они не могли хорошо видеть серые полосы. Но им требовалось совсем немного времени, чтобы изменить свое поведение.

По словам исследователей, менее чем через восемь минут они научились избегать натыкания на стену. Среднее количество столкновений уменьшилось с 1,8 до 0,78 в минуту, а среднее расстояние от стенки резервуара возросло с примерно 2,5 сантиметра до 3,6 сантиметра.

В финальном сценарии они поместили медузу в ведро без полос – только сплошная серая стена. При этом существа неоднократно соприкасались со стеной и никогда не меняли своего поведения. Электрофизиолог из Кильского университета Германии и соавтор исследования Ян Билецкий отмечает:

Не было ни одной визуальной подсказки, поэтому они ничего не узнали. Они просто натыкались на что-то и не реагировали... Только когда у них была комбинация визуальной стимуляции и механической стимуляции, они могли чему-то научиться.

Затем исследователи проверили, как зрение влияет на навигацию медуз. Коробчатые медузы имеют четыре центра зрения, известные как рапалии, и каждый содержит зрительные нейроны и шесть глаз, то есть 24 глаза на животное. В ходе эксперимента команда удалила ропалии из медуз и положила их в блюдо. Они подавали на клетки небольшой электрический импульс, чтобы имитировать медузу, натыкающуюся на корень мангрового дерева, показывая на них полосатые изображения.

Приблизительно через пять минут этой тренировки клетки обнаружили связь между двумя событиями и начали посылать сигналы, которые заставят медузу плыть в противоположном направлении.

На основании результатов экспериментов ученые считают, что ропалия является местом, где происходит обучение. Если это правда, ученые все еще размышляют над тем, как четыре ропалии работают вместе, чтобы создать функционирующую систему, похожую на мозг.

Ученых интересует, как скоординированы эти сенсорные системы и, если бы одну из ропалий убрать, запомнили бы другие три изученное медузой?

Эти эксперименты дают доказательства того, что коробчатые медузы способны к ассоциативному обучению или процессу связывания двух несвязанных раздражителей.

Кроме того, находки могут быть доказательством определенного количества кратковременной памяти. Это поднимает вопрос о возможных будущих экспериментах, которые должны установить, как долго коробчатые медузы могут запоминать то, чему они научились?

В более широком плане открытие может помочь ученым понять эволюцию обучения. Медузы появились в летописи окаменелостей около 500 миллионов лет назад, и они, возможно, были первыми существами, отделившимися от ранней многоклеточной жизни и эволюционирующими отдельно. С более практической стороны, согласно Nature News, результаты могут оказаться полезными для разработки более умных роботов, распознающих шаблоны.

Ранее исследователи обнаружили, где в нашем теле и как сильно мы чувствуем разные виды любви, охватывая все: от романтической любви к любви к природе.