
Пипалата на октоподите се движат с невероятна ловкост, огъвайки се, усуквайки се с почти безкрайни степени на свобода. Нови изследвания на Чикагския университет разкриват, че веригата на нервната система, която контролира движението на пипалата при октоподите, е сегментирана, което дава на тези необикновени същества прецизен контрол върху всичките осем пипала и стотици смукала, за да изследват околната среда, да хващат предмети и да улавят плячка.
Това е добър начин да се създаде подходяща за такива динамични движения нервна система, обяснява д-р Клифтън Рагсдейл (Clifton Ragsdale), професор по невробиология в Калифорнийския университет в Чикаго и главен автор на изследването.
"Смятаме, че това е особеност, която се е развила специално при главоногите с меки тела и смукала, за да извършват тези червееподобни движения."
Изследването, "Невронна сегментация в ръцете на главоногите", е публикувано на 15 януари 2025 г. в Nature Communications.
Всяко пипало на октопод има мощна нервна система, като в осемте пипала са събрани повече неврони, отколкото в мозъка на животното. Тези неврони са концентрирани в голям аксиален нервен кордон, който се извива по протежение на пипалото, като всяко огъване образува разширение над всяко смукало.
Екипът анализира структурата на аксиален нервен кордон и връзките му с мускулатурата в пипалата на калифорнийския двуточков октопод (Octopus bimaculoides), дребен вид, обитаващ Тихия океан край бреговете на Калифорния.
Изследователите се опитват да разгледат под микроскоп тънки кръгли разрези на пипалата, но пробите падат от предметни стъкла, после са опитали да направят надлъжни ивици от пипалата и имали повече късмет, което довело до неочаквано откритие.
Като използвали клетъчни маркери и инструменти за визуализация, за да проследят структурата и връзките от аксиалния нервен кордон, те видели, че невронните клетъчни тела са опаковани в колонки, които образуват сегменти, подобно на гофрирана тръба. Тези сегменти са разделени от празнини, където нервите и кръвоносните съдове излизат към близките мускули. Нерви от множество сегменти се свързват с различни области на мускулите, което предполага, че сегментите работят заедно, за да контролират движението.
Калифорнийски двуточков октопод (Octopus bimaculoides). Кредит: Cassady Olson
"Разсъждавайки върху това от гледна точка на моделирането, най-добрият начин да се създаде система за контрол на това много дълго, гъвкаво пипало би било да се раздели на сегменти", коментира Касади Олсън (Cassady Olson), дипломант по изчислителна неврология, който ръководи изследването. "Трябва да има някакъв вид комуникация между сегментите, което, както можете да си представите, би помогнало за изглаждане на движенията."
Нервите за смукачите също излизат от аксиалния нервен кордон през тези прегради, систематично свързвайки се с външния ръб на всяко смукало. Това показва, че нервната система създава пространствена или топографска карта на всяко смукало.
Калифорнийски двуточков октопод (Octopus bimaculoides). Кредит: Cassady Olson
Октоподите могат да се движат и да променят формата на смукалата си самостоятелно. Смукалата също така са снабдени със сензорни рецептори, които позволяват на октопода да усеща вкуса и мириса на нещата, които докосва - подобно на комбинация от ръка с език и нос. Изследователите смятат, че "смукателната оптика", както те наричат картата, улеснява тази сложна сензорно-моторна способност.
За да проверят дали този вид структура е характерна и за други главоноги с меки тела, Олсън изследва и дългоопашатите крайбрежни калмари (Doryteuthis pealeii), които са често срещани в Атлантическия океан.
Калмар. Кредит: Animalia.bio (CC BY-SA 4.0)
Тези калмари имат осем пипала с мускули и смукала като октопод, както и две по-дълги пипала. Пипалата имат дълъг ствол без смукала, а в края им има клон, който има смукала. По време на лов калмарите могат да изстрелват пипалата и да хващат плячката с оборудваните с вендузи бухалки.
Като използвал същия процес за изследване на дълги ивици от пипалата на калмарите, Олсън забелязва, че аксиалния нервен кордон на пипалата без смукала не са сегментирани, но в края си са сегментирани по същия начин като при октопода. Това предполага, че сегментираният аксиалния нервен кордон е специално изграден за контролиране на всякакъв вид сръчни, натоварени с вендузи приспособления при главоногите.
Краищата на пипалата на калмарите обаче имат по-малко сегменти със смукала, вероятно защото те не използват смукалата за усещане по същия начин като октоподите. Калмарите разчитат повече на зрението си, за да ловуват в открити води, докато октоподите обикалят океанското дъно и използват чувствителните си пипала като инструменти за изследване.
Въпреки че октоподите и калмарите са се разделили помежду си преди повече от 270 милиона години, общото в начина, по който те контролират части от своите пипала с помощта на смукала, и разликите в частите, които не ги контролират, показват как еволюцията винаги успява да намери най-доброто решение.
Организмите с червеоподобни движения на крайниците си, снабдени с тези вендузи, се нуждаят от правилния вид нервна система, а различните главоноги са измислили сегментна структура, чиито детайли варират в зависимост от изискванията на тяхната среда и натиска на стотици милиони години еволюция, заключавар изследователите.
Справка: Neuronal segmentation in cephalopod arms, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-024-55475-5
Източник: Octopus arms have segmented nervous systems to power extraordinary movements, University of Chicago
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари