форма зрачка осьминога какая

Секрет цветного зрения осьминогов и каракатиц оказался связан с формой зрачка

Каракатица и ее зрачок

Команда ученых, состоящая из отца и сына из Университета Калифорнии в Беркли и Гарвардского университета, описала механизм, позволяющий головоногим моллюскам различать цвета, — вопреки тому, что их глаза содержат только один тип фоторецепторов. Статья опубликована в журнале PNAS.

Как объясняют авторы, различать цвета головоногим позволяет необычный зрачок, который может иметь U-образную, W-образную или гантелевидную форму. Благодаря такому зрачку свет попадает на сетчатку глаза под множеством разных углов. Неправильная форма зрачка усиливает хроматическую аберрацию, после чего глаз фокусирует световые волны определенной длины на разных участках сетчатки. Такая фокусировка достигается за счет изменения глубины глазного яблока, расстояния между хрусталиком и сетчаткой и перемещения зрачка. Цвет же определяется исходя из того, удалось ли сфокусировать волны определенной длины на сетчатке.

Такой механизм отличается от механизма зрения человека и других млекопитающих, у которых свет более-менее прямо падает на сетчатку через зрачок правильной формы (круглый или вытянутый). Чем уже отверстие зрачка, тем меньше становится хроматическая аберрация — и наоборот, чем сильнее расширен зрачок, тем больше рассеиваются цвета. По словам авторов, в то время как млекопитающие в ходе эволюции постарались минимизировать эффект хроматической аберрации, головоногие моллюски, напротив, научились использовать его в свою пользу.

За способность различать цвета подобным образом головоногим приходится расплачиваться нечетким зрением. Однако то, насколько оно нечеткое, зависит от того, на объект какого цвета они смотрят. По словам авторов, головоногие с трудом могут сфокусироваться на белых объектах, потому что они отражают все световые волны, однако не испытывают проблем с фокусировкой на объектах ярких чистых цветов, например синих или желтых, которые часто встречаются в коралловых рифах. Это также объясняет, почему головоногие часто проваливают тесты на различение цветов: во многих исследованиях задания были направлены на различение промежуточных цветов или чистых цветов одинаковой яркости без контраста. Лучше всего, отмечают авторы, головоногим удается различать границы между темными и яркими цветами. Это косвенно подтверждается окраской, которую они принимают во время брачных демонстраций: чаще всего она состоит из ярких пятен, разделенных темными полосами.

Работу такого механизма авторы проверили с помощью компьютерного моделирования, симулировав зрительную систему с одним типом фоторецепторов и разными степенями хроматической абберации. Модели, подробности которых приводятся в статье, позволили показать, как хроматическая аберрация может быть использована для извлечения спектральной информации с помощью зрачков неправильной формы.

Традиционно считается, что осьминоги, кальмары, каракатицы и другие головоногие моллюски не способны различать цвета, потому что в их сетчатке есть только один тип фоторецепторов. Однако при этом самцы головоногих моллюсков используют яркие цвета в брачных демонстрациях — что не имело бы никакого смысла, если бы самки и соперники не могли оценить их яркую окраску. Кроме того, головоногие моллюски способны, как хамелеоны, менять цвет кожи в зависимости от окружения — что было бы сложно осуществить, если бы они не имели цветового зрения. Однако сказать с уверенностью, что головоногие умеют (или не умеют) видеть цвета, ученые пока не могут: тесты на различение цветов дают противоречивые результаты. Зато головоногие моллюски (а также членистоногие: насекомые, ракообразные и пауки), в отличие от млекопитающих, умеют видеть поляризацию света — то есть направление поперечных колебаний световых волн.

Интересно. Лень читать. Плюсанул. Схоронил. Прочитаю позже.

Робот впервые заснял прозрачного глубоководного осьминога на видео

Ученые из Института океанологии Шмидта (США) опубликовали видео, сделанное подводным роботом SuBastian в районе островов Феникс (Кирибати). С его помощью впервые удалось получить качественную видеозапись необычного осьминога, живущего на глубинах до километра и никогда не поднимающегося в приповерхностные воды, где его могли бы наблюдать аквалангисты.

Этот вид называется «стеклянным осьминогом»: он действительно в основном прозрачен, за исключением прямоугольных глаз, части нервной и пищеварительных систем. Из–за этого у животного сюрреалистичный внешний вид, не имеющий аналогов в животном мире.

Стеклянные осьминоги (Vitreledonella richardi) живут на глубине от 1,0 до 0,2 километра, поэтому изучать их крайне сложно: глубже 100 метров аквалангистам исключительно тяжело работать.

Обычно настолько глубоководных созданий изучают по их останкам в желудках хищников, выловленных тралами, а непосредственные наблюдения их в природе — редкая удача. В этот раз исследователи использовали глубоководного робота, способного вести наблюдения даже там, где это почти невозможно для человека.

У этого вида осьминогов мантия размером около 11 сантиметров, а общая длина тела — чуть менее полуметра для взрослых особей. Третье левое щупальце самцы используют для оплодотворения. К сожалению, об образе жизни вида известно мало.

Самки других видов глубоководных осьминогов (а они встречаются на глубинах до семи километров) проводят много времени рядом со своими яйцами, постоянно вентилируя место, где они развиваются. Иногда это время доходит до нескольких лет, поскольку глубины морей весьма холодны, и развитие яиц там идет медленно. Не вполне ясно, сколько этот процесс длится для стеклянных осьминогов.

Кроме стеклянных осьминогов, глубоководный робот смог зафиксировать ряд других необычных существ, включая китовых акул, достигающих 12 метров в длину. Видео с нарезкой снятого им можно увидеть ниже.

Новость №1238: Новый вид осьминогов впервые описали при помощи МРТ

Каракатицы продемонстрировали незаурядный интеллект

Головоногие моллюски прошли когнитивный тест, разработанный для детей.

Опубликованы результаты исследования, демонстрирующего интеллектуальные способности каракатиц. Головоногие моллюски поучаствовали в аналоге Стэнфордского эксперимента с зефиром. Этот тест довольно прост: ребенка помещают в комнату с кусочком зефира и объясняют, что если он воздержится от лакомства в течение 15 минут, то получит вторую порцию и возможность съесть оба кусочка зефира.

Этот навык откладывать удовлетворение демонстрирует когнитивные способности, такие как планирование будущего. Изначально эксперимент проводился для изучения того, как развивается человеческое познание и определения, в каком возрасте человек достаточно сообразителен, чтобы откладывать получение вознаграждения для достижения лучшего результата в будущем.

Из-за простоты теста его можно адаптировать для животных. Некоторые приматы и собаки могут откладывать получение удовольствия, хотя и непоследовательно.

Теперь Стэнфордский тест прошли и лекарственные каракатицы (Sepia officinalis). Эксперименты показали, что эти головоногие моллюски способны отказываться от утренней трапезы в виде крабового мяса, если знают, что позже им предложат на обед креветки, которые нравятся каракатицам намного больше.

Лекарственная каракатица (Sepia officinalis)

Команда исследователей во главе с поведенческим экологом Александрой Шнелл из Кембриджского университета отметила в своей новой статье, что в данном случае трудно определить, было ли это изменение в поведении кормодобывания ответом на доступность добычи или же обусловлено способностью проявлять самообладание.

Поэтому ученые разработали еще один тест для шести лекарственных каракатиц. Их поместили в специальный резервуар с двумя закрытыми камерами с прозрачными дверцами. В одной из камер находились креветки в виде корма, а в другой живые креветки, которых каракатицы предпочитали в большей степени.

На дверях были размещены символы, которые каракатицы были обучены распознавать. Круг означал, что дверь откроется сразу. Треугольник означал, что дверь откроется через промежуток времени от 10 до 130 секунд. А квадрат, использовавшийся только в контрольных условиях, означал, что дверь останется закрытой на неопределенный срок.

В условиях испытания креветки помещались за открытую дверь, а живые креветки были доступны только после некоторой задержки. Если каракатица уходила за креветкой, ее сразу же удаляли. В контрольной группе креветка оставалась недоступной за дверью с квадратным символом, которая не открывалась.

Исследователи обнаружили, что все каракатицы в тестовых условиях решили дождаться своей любимой еды (живых креветок), но не потрудились сделать это в контрольной группе, где они не могли получить к ней доступ.

«Все каракатицы в настоящем исследовании могли ждать лучшей награды и терпели задержки до 50–130 секунд, что сопоставимо с тем, что мы видим у позвоночных с большим мозгом, таких как шимпанзе, вороны и попугаи», — сообщила Александра Шнелл.

Исследователи отмечают, что каракатицы, очевидно, способны проявлять самоконтроль, но пока не могут точно объяснить причины такого поведения. У таких видов, как попугаи, приматы и врановые, отсроченное вознаграждение было связано с такими факторами, как использование инструментов и социальная компетентность.

Насколько нам известно, каракатицы не используют инструменты, не хранят пищу и не общаются между собой. Исследователи полагают, что эта способность откладывать удовлетворение может иметь отношение к тому, как каракатицы добывают себе пищу.

«Каракатицы проводят большую часть своего времени, маскируясь в ожидании появления потенциальной пищи. Они нарушают камуфляж, когда атакуют добычу, но в этот момент сами становятся потенциальными жертвами более крупных хищников. Мы предполагаем, что отложенное удовлетворение могло развиться как побочный эффект этого, поэтому каракатицы могут оптимизировать добычу, ожидая появления еды лучшего качества», — заключает Шнелл.

Самый глубоководный осьминог в мире запечатлен на камеру

Самые глубоководные из когда-либо обнаруженных осьминогов были засняты камерами на дне Индийского океана.

Животное было замечено на глубине 7000 метров в Яванской впадине (другое название — Зондский жёлоб).

Исследователи, которые сообщили о находке в журнале «Marine Biology», говорят, что это вид осьминога «Дамбо».

Название — дань выдающимся ушным плавникам прямо над глазами этих животных, которые делают их похожими на персонажа мультфильма Диснея 1940-х годов.

Ученый стоящий за находкой — доктор Алан Джеймисон.

Он исследовал глубины, используя так называемые «лендеры».

На оборудование доктора Джеймисона были сняты два осьминога — один на глубине 5760 м, а второй на 6 957 м. Эти животные были 43 см и 35 см в длину.

Их поместили в семью Grimpoteuthis — группу, известную как Дамбо.

Значимость наблюдений в Индийском океане состоит в том, что теперь мы знаем, что осьминоги могут найти потенциально подходящую среду обитания, по крайней мере, на 99% мирового морского дна. Но те животные, которые живут на глубине, явно нуждаются в особых приспособлениях, говорит д-р Джеймисон.

«Им придется сделать что-то умное внутри своих клеток. Если вы представите, что клетка похожа на воздушный шар — она разрушится под давлением. Поэтому ей потребуется некоторая умная биохимия, чтобы убедиться, что она сохраняет эту сферу», — объяснил ученый.

«Все приспособления, которые вам нужны, чтобы жить под давлением, находятся на клеточном уровне».

Доктор Джеймисон в настоящее время является генеральным директором глубоководного консалтинга Armatus Oceanic. Он также связан с Университетом Ньюкасла.

Параллельная эволюция. Животное, способное составить конкуренцию человеку

Мозг осьминога по сложности сопоставим с собачьим. Строением он кардинально отличается от мозга позвоночных, что, по-видимому, не мешает эффективно его использовать. Эти головоногие способны редактировать собственный геном, приспосабливаясь к самым неблагоприятным условиям обитания, и вполне могли бы в будущем составить конкуренцию человеку.

В конце 1990-х годов канадские ученые наблюдали за восемью молодыми осьминогами Enteroctopus dofleini. Каждому давали по четыре пустых пластиковых баночки, заполненных воздухом, — две черные и две белые. Баночки не тонули, чем очень заинтересовали животных, которые то хватали их щупальцами, то отбрасывали струей воды. Осьминожьего внимания хватило на полчаса, после чего они потеряли к баночкам интерес.

Подобное поведение не имело никакого адаптивного смысла, а значит, решили ученые, животные просто развлекались. Так головоногие моллюски стали первыми беспозвоночными, за которыми биологи признали способность играть. До этого игровое поведение наблюдали только у млекопитающих и птиц.

Чуть позже выяснилось, что желание развлечься никак не зависит от пола и возраста осьминогов. Биологи опускали в аквариумы кубики лего, и ими одинаково увлекались как самцы, так и самки.

Дальше больше. Во-первых, исследования продемонстрировали, что у головоногих есть зачатки личности и они умеют различать людей. В экспериментах канадских ученых животные по-разному реагировали на каждого из двух добровольцев — меняли цвет и направление щупалец. Во-вторых, подводные «интеллектуалы» оказались способны решать сложные нестандартные задачи, с которыми ни они сами, ни их предки не встречались.

В-третьих, некоторые виды — например, большие тихоокеанские полосатые осьминоги — отличаются довольно сложным социальным и брачным поведением. Они живут в группах по сорок особей и совместно охотятся. Кроме того, в период размножения самец и самка могут по нескольку дней не расставаться, делиться едой и даже «целоваться» — соприкасаться клювами и присосками на щупальцах.

Все эти особенности у морских головоногих формировались независимо от эволюции позвоночных. Последний их общий предок жил почти восемьсот миллионов лет назад, что сказалось не только на внешнем виде, но и внутреннем строении.

Помимо трех сердец, эти животные обладают очень необычным мозгом. Он содержит почти пятьсот миллионов нервных клеток — не так много по сравнению с человеческими 85 миллиардами, но вполне сопоставимо с количеством нейронов в мозге собаки. Однако у осьминогов клетки крупнее и иначе распределены по телу. Если у людей большая часть нейронов сосредоточена в мозге, то у головоногих на этот орган приходится только около десяти процентов. Еще 30 процентов расположены в крупных зрительных долях. Остальные — в ганглиях — скоплениях нейронов на конечностях.

© Иллюстрация РИА Новости

Нервная система осьминога

Иными словами, каждое осьминожье щупальце — это своеобразный мини-мозг, который, как выяснили ученые из Еврейского университета в Иерусалиме, может действовать самостоятельно. Центральный орган только запускает необходимую поведенческую реакцию, а как ее выполнить, конечности «решают» сами.

При этом щупальца осьминога способны на довольно сложные самостоятельные действия: поменять цвет или отличить чужую конечность от своей собственной. Более того, ампутированное щупальце в течение целого часа двигается и реагирует на раздражители. Удерживает одни предметы, отталкивает другие и даже может уползти подальше от хозяина.

Помимо этого, у осьминогов отличное зрение — их зрачок совершеннее человеческого, у него прекрасная краткосрочная и долгосрочная память.

По мнению международной группы исследователей, когнитивные способности осьминогов и их довольно большой мозг — результат жестокой конкуренции с рыбами и морскими позвоночными.

Около ста миллионов лет назад резко усилилось разнообразие лучеперых рыб — случилась так называемая Мезозойская морская революция. В результате предкам кальмаров и осьминогов пришлось не только бороться за питание и жизненное пространство с рыбами, но и учиться спасаться от хищников. Отсюда утрата наружной раковины (многие морские позвоночные научились разбивать защитные панцири моллюсков), реактивное движение, быстрая смена окраски в ответ на раздражители, чернильный мешок и самый развитый интеллект среди беспозвоночных.

Кроме того, осьминоги обзавелись еще одним важным преимуществом: они научились редактировать собственные гены. Это помогает им адаптироваться к условиям среды и делает их еще умнее.

Речь идет об изменении матричной РНК. Этот промежуточный переносчик информации синтезируется на матрице ДНК и служит для рибосом своего рода инструкцией по сборке белков. Если все идет в штатном режиме, то последовательность аминокислот в белке точно соответствует порядку нуклеотидов в гене, который его кодирует.

Но иногда при синтезе мРНК нуклеотид аденозин превращается в инозин — это происходит благодаря особым ферментам. Подобное изменение позволяет очень точно настраивать функции белков, но используется довольно редко. Так, в организме человека подобных белков не более трех процентов.

А у осьминогов, по подсчетам исследователей, их до 60 процентов. Причем среди белков, созданных на основе измененной мРНК, оказались и те, что отвечают за соединение нейронов. Скорее всего, именно они позволяют головоногим использовать сложные поведенческие сценарии. Однако редакция мРНК замедляет изменение генома и, как следствие, эволюцию самих осьминогов.

Автор Альфия Еникеева

МИА «Россия сегодня»

Новость №964: Ожидающие вкусного ужина каракатицы не стали объедаться в обед

Единственный способ выжить после укуса, от которого нет противоядия

Представьте, что вы прогуливаетесь по тихоокеанскому побережью… Как говорится, море, солнце, пляж, песок, дует легкий ветерок…. Все ваши проблемы остались позади, а тут только море и райское наслаждение.

И вот вы замечаете между камнями необычайно красивого маленького осьминога с синими кольцами. Подняв его с земли, вы, скорее всего, будете настолько увлечены разглядыванием необычного окраса симпатичного осьминожки и текстурой присосок на щупальцах, что не заметите небольшого безболезненного пореза от его клюва.

Только 10 минут спустя вы начинаете ощущать что-то странное. Ваши губы и лицо немеют, вы хотите закричать, чтобы позвать кого-нибудь на помощь, но не можете, поскольку вам становится всё труднее говорить. Ваш желудок «выворачивается наизнанку», возвращая всё, что вы съели на обед…. Вам становится тяжело стоять, каждый вдох и выдох дается тяжелее предыдущего, а онемение распространяется на руки, ноги и грудь. Практически полностью парализованный вы осознаете, что каждая секунда приближает вас к концу пребывания в этом мире, но из-за паралича у вас нет никакого способа подать сигнал о помощи.

Так что, черт возьми, только что произошло?

Единственный способ выжить после такого укуса – это если кто-то из окружающих людей наложит вам на рану давящую повязку и начнет делать искусственное дыхание до приезда скорой помощи и подключения вас к аппарату искусственной вентиляции легких, т. к. вы не сможете дышать из-за парализованной диафрагмы.

Теперь вы знаете, что не стоит тревожить маленького симпатичного осьминога с синими кольцами. Он просто гулял, надеясь перекусить крабом, когда вы наткнулись на него. Безусловно, любопытство — это движущая сила познания и новых открытий, оно заложено в нас природой. Но и природой в синекольчатых осьминогов заложена защита от «прямоходящих лысых обезьян».

Альтернативный интеллект головоногих

Разве вас сможет удивить какая-то ещё новость о головоногих, после того, что у них синяя кровь и три сердца? Сможет!

В мозге осминогов 14 долей!

А еще головоногие умеют играть!

Они толкают по аквариуму баночки с помощью струи воды из сифона (воронки) или отбрасывают шарики, которые им предлагает человек.

Различные особи имеют различные темпераменты. Некоторые стеснительны, другие дерзкие, одни любознательны, а другие — агрессивны. Из-за этой индивидуальности люди, которые взаимодействуют с ними, в море ли или в аквариумах или же в лабораториях склонны давать им имена — что обычно больше присуще нашему отношению к млекопитающим, таким как дельфины и шимпанзе.

Наравне с самыми «продвинутыми» видами млекопитающих и птиц головоногие способны к одной из высших форм обучения — подражанию. Еще в 1990-х было показано, что осьминог, наблюдавший за тем, как его сородич в соседнем аквариуме обучается выбирать предмет определенного цвета, впоследствии, решая эту задачу самостоятельно, выбирал предмет того же цвета, что и «учитель». Этот эксперимент с осьминогами подвергался критике как недостаточно строгий, однако недавно ученые убедительно продемонстрировали обучение по подражанию и у других головоногих — каракатиц.

Головоногие различают работников аквариумов и относятся к ним по-разному. Могут становиться ручными.

Они поддаются дрессировке, имеют сравнительно хорошую память, различают геометрические фигуры, например, маленький квадрат отличают от более крупного; прямоугольник, поставленный вертикально, отличают от прямоугольника, поставленного горизонтально; круг отличают от квадрата, а ромб отличают от треугольника. Находят и запоминают выход из лабиринтов. Они крадут улов у рыбаков и легко добираются до лакомства, запертого под закручивающейся крышкой или даже в бутылочке с защитой «от детей» — задача, не всегда посильная и для взрослого.

Интересно, что щупальца осьминога очень самостоятельные и снабжены нервными центрами. Каждое щупальце осьминога действует так, будто обладает собственным независимым разумом и намерениями. Если одно из них ампутировать в лаборатории (осьминог способен отращивать утраченные конечности, так что эта процедура несколько менее варварская, чем кажется на первый взгляд), то это щупальце продолжит реагировать на раздражители в течение следующего часа. Оно может уползти, если захочет. Или удерживать нравящиеся ему предметы и отталкивать неприятные. Но несмотря на то, что восемь конечностей осьминога действуют независимо друг от друга, ему как-то удается в них не запутаться.

Помимо мыслящих щупалец, головоногие также имеют отличное зрение, краткосрочную и долгосрочную память и легко обучаются. Некоторые их виды даже пользуются орудиями. Неоднократно наблюдалось, как в дикой природе осьминоги используют камни для защиты входа в жилище, а некоторые из этих моллюсков превращают скорлупу кокосов во временное укрытие.

Некоторые осьминоги готовы взаимодействовать с вами. Они могут протянуть к вам свою конечность и коснуться вашей руки. Они будут исследовать объект, который вы им покажете, создавая впечатление, что они его внимательно изучают. В это время они будут наблюдать за вами своими большими, движущимися глазами. Опять же, такое поведение мы связываем с дельфинами и собаками — но не с рыбами и уж точно не с существами вроде морских ежей и моллюсков. Так же учёные выяснили, что каракатицы способны считать лучше детей и макак.

В эксперименте, который организовали Цани Ян и Чуаньчинь Чао из Национального университета Цинхуа в Тайване, участвовали 54 выведенные в неволе каракатицы в возрасте одного месяца. Ученые определяли способность каракатиц оценивать потенциальную добычу: креветок, крабов, рыб.

Столкнувшись с разным количеством живых креветок, каракатицы выбирали вариант, где добычи было больше. Исследователи обнаружили, что на решение не влияла плотность группы, а также, что решение отнимало у каракатиц больше времени, когда число креветок было больше. По словам авторов, это показывает, что каракатица действительно считает креветок, а не просто оценивает их численность на первый взгляд.

Аналогичные исследования, проведенные с детьми в возрасте одного года, показали, что они могут отличать группы с одним и двумя или двумя и тремя предметами, но не больше. Макаки-резусы были способны определять количественные различия, когда в сравниваемых группах было не более четырех предметов. Каракатицы превзошли этот рубеж, правильно делая выбор между группами из четырех и пяти креветок. Исследователи делают вывод, что эти моллюски «по крайней мере равны детям и приматам с точки зрения навыков счета».

Но если это разум, то он эволюционировал по пути отличному от нашего. Самые близкие общие предки человека и осьминога жили около 600 миллионов лет назад, в самом начале эволюции жизни. Их мозг состоит из множества долей и функционирует совершенно не так, как наш. Такой высокий интеллект развился в результате конвергентной эволюции. Несмотря на то, что многое в них остаётся неясным, вероятнее всего они были небольшими червеобразными существами, жившими в море. Это сильно отличает осьминогов от других животных, которых мы воспринимаем как разумных, таких как дельфинов, собак, попугаев и ворон, которые гораздо более тесно связаны с нами. По словам Питера Годфри-Смита, «если мы сможем установить контакт с головоногими как с разумными существами, то это произойдёт не из-за общей истории и родственных связей, а исключительно благодаря эволюции ума, которая произошла дважды. Это возможно наиболее близкий вариант чуждого нам разума».

Источник