Медузы способны быстро обучаться, несмотря на отсутствие мозга. Куда они записывают информацию
Медузы, которых долго считали почти «примитивными» организмами, неожиданно оказались способными к довольно сложному обучению. Эксперименты морских биологов показали: даже без мозга и центральной нервной системы эти животные могут запоминать опыт и менять поведение — открытие, которое заставило ученых по-новому взглянуть на происхождение интеллекта в животном мире.
Фото Jan Bielecki, Alexander K. Zaharoff, Nicole Y. Leung, Anders Garm, Todd H. Oakley, CC BY 4.0, ссылка
Ключевым объектом исследования стала небольшая карибская кубомедуза — Tripedalia cystophora. Ее размер не превышает ногтя человека, однако у нее довольно сложная для медузы сенсорная система: вокруг купола расположены 24 глаза, позволяющие ориентироваться в мутной воде мангровых лагун. В естественной среде эти медузы постоянно лавируют между корнями мангровых деревьев, где охотятся на мелких ракообразных. Столкновение с корнем может легко повредить их мягкое тело, поэтому способность вовремя уклоняться — вопрос выживания.
Фото Jan Bielecki, Alexander K. Zaharoff, Nicole Y. Leung, Anders Garm, Todd H. Oakley, CC BY-SA 4.0, ссылка
Чтобы понять, как животные реагируют на препятствия, ученые воспроизвели похожую среду в лаборатории. Медуз помещали в прозрачные цилиндры, на стенки которых наносили полосы, имитирующие корни мангров. Воду делали слегка мутной — почти так же, как в природе. Сначала медузы регулярно врезались в стенки: они воспринимали серые полосы как удаленные объекты и подплывали слишком близко. Но уже через несколько минут ситуация изменилась. После нескольких неудачных маневров животные начали заранее притормаживать и держаться дальше от стенок, словно «понимая», где находится препятствие.
Фактически исследователи наблюдали классическое ассоциативное обучение — тот же тип обучения, который изучал русский физиолог Иван Павлов, проводя знаменитые опыты с собаками. В обоих случаях организм связывает два сигнала: например, визуальный стимул и неприятное столкновение. Ранее считалось, что такой тип обучения возможен только у животных с достаточно развитым мозгом.
Однако у медуз нет централизованного мозга вообще. Их нервная система представляет собой распределенную сеть из относительно небольшого числа нейронов — около тысячи активно работающих клеток. Исследования показали, что ключевую роль в обучении играют структуры под названием ропалии — сенсорные центры, в которых находятся глаза и нервные узлы, управляющие движением медузы. Именно там, по-видимому, и происходит формирование ассоциаций между сигналами.
Фото Jan Bielecki, Alexander K. Zaharoff, Nicole Y. Leung, Anders Garm, Todd H. Oakley, CC BY 4.0, Ссылка
Еще один любопытный результат эксперимента — скорость обучения. Чтобы изменить поведение, медузам потребовалось всего три-пять неудачных попыток. По словам исследователей, это примерно сопоставимо с тем, как быстро учатся некоторые насекомые или даже мелкие позвоночные животные.
Открытие оказалось важным не только для морской биологии. Оно затрагивает фундаментальный вопрос нейронауки: действительно ли для обучения необходим сложный мозг. Работы последних лет показывают, что способность к обучению может быть гораздо более древним свойством нервных клеток, возникшим еще на ранних этапах эволюции животных.
Интересно, что медузы — одни из самых древних животных на планете. Их предки появились более 500 миллионов лет назад, задолго до появления позвоночных. Поэтому многие ученые считают их своеобразным «окном» в раннюю историю нервных систем. Если такие простые организмы уже способны к ассоциативному обучению, значит, этот механизм мог возникнуть почти одновременно с самими нейронами.
Сегодня исследования продолжаются: биологи пытаются понять, как именно у медуз формируется память и насколько долго она сохраняется. Пока ясно одно — даже самые простые нервные системы могут демонстрировать неожиданно сложное поведение. И это заставляет по-новому взглянуть на вопрос, что вообще считать интеллектом в природе.
