Осьминоги могут ощущать вкус щупальцами. Вот как это возможно

Обладая гибким умом, изменчивой кожей и мягкими телами, питаемыми тремя сердцами, осьминоги могут устраивать всевозможные шалости. Их мастерство маскировки может позволить оставаться скрытыми, пока они незаметно исследуют окружающую среду с помощью конечностей, у каждой из которых есть собственный мини-разум.

Теперь мы можем иметь некоторое представление о том, как работает эта способность осязания.

Когда их щупальца протягиваются по морскому дну, исследуя тысячами независимо движущихся, похожих на пальцы присосок, оказывается, что осьминоги используют ощущения вкуса, а также уникальные сенсорные клетки для создания карты своего окружения.

Молекулярный биолог Лена ван Гизен и ее коллеги из Гарвардского университета определили эти хемосенсорные клетки — клетки, которые обнаруживают молекулы, подобные нашим клеткам запаха и вкуса, — в коже присосок калифорнийского двухточечного осьминога (Octopus bimaculoides).

Хемотактильные клетки с тонкими разветвленными концами могут непрерывно сигнализировать (тоническое возбуждение), но они зависят от того, что находятся достаточно близко, как наш язык. Хемосенсорные клетки могут реагировать на несколько ароматов, включая химические вещества, содержащиеся в чернилах головоногих, и «предупреждающие» химические вещества, выделяемые потенциально токсичной добычей.

В коже присосок команда также обнаружила ожидаемые и более знакомые механосенсорные клетки с короткими разветвленными концами. Эти ячейки срабатывают только во время начала контакта до того, как закончится сигнал (фазовое срабатывание).

Этот тип сигнализации позволяет осьминогам определять, касаются ли они неодушевленных предметов (где сигнал прекращается при неподвижном контакте) или извиваются жертвы, где сигнал будет срабатывать снова в ответ на потерю и восстановление контакта.

«Мы обнаруживаем, что осьминоги исследуют окружающую среду, используя стереотипные движения прикосновения, которые заметно изменяются при контакте с различными [молекулами, которые запускают хемотактильные рецепторы]», — объясняют исследователи в своей статье.

Они выявили эти навыки, наблюдая за осьминогами, проводя тесты и изучая то, какие белки экспрессируются генами в конкретных присосных клетках. Этот метод называется транскриптомикой, и он позволяет исследователям увидеть, что делает клетка, анализируя, какие белки активно используются внутри нее.

Команда обнаружила, что некоторые из хемотактильных клеток сильно активировались в ответ на экстракт рыбы и крабов. Но они предполагают, что, помимо обнаружения добычи, эта способность ощущать вкус на ощупь может также вызвать быстрое отступление от отталкивающих ароматов, которые указывают на опасность. Они также наблюдали, как чернила осьминога блокируют способность конечностей ощущать вкус.

«Наши результаты были неожиданными, потому что водная химиочувствительность долгое время была связана с удаленной передачей сигналов через воду через химические вещества, растворяющиеся в воде», — сказал Беллоно. «Наше исследование показывает, что осьминоги и, возможно, другие водные животные, также могут обнаруживать плохо растворимые молекулы контактно-зависимым образом».

Гены хемотактильных рецепторов были обнаружены у трех разных видов осьминогов, исследованных командой, но биолог Ребекка Тарвин из Калифорнийского университета, которая не участвовала в исследовании, объясняет, что другие головоногие моллюски, такие как кальмары, похоже, не используют свои присоски для ощущения вкуса.

«Мы действительно заинтересованы в том, как эта уникальная сенсомоторная система развивалась у других головоногих моллюсков», — сказал Беллоно, объясняя, что есть много вопросов о ее эволюции, физиологии и использовании.

Хотя они внимательно изучили всего несколько генов, связанных со специализированными вкусовыми клетками, в остальной части генома есть намеки на большое количество клеток, причем почти 100 генов, связанных с ощущениями, еще предстоит охарактеризовать.

Беллоно сказал, что мини-«мозг» в щупальцах осьминога должны обладать исключительной способностью фильтровать информацию от множества узкоспециализированных рецепторов. Это может помочь объяснить, почему две трети нейронов осьминога находятся в его щупальцах.

Итак, у осьминогов, по сути, восемь умных и ловких языков, которые позволяют им чувствовать вкус пищи, независимо от их основного тела, в темных глубинах океана. Насколько более странным может быть жизнь?

Это исследование было опубликовано в Cell.