Что может нам рассказать мозг самой крупной акулы?

Начинается Неделя акулы, и вместо того, чтобы верить всяким басням про акул и откровенной лжи, как насчет реальных, подлинных и точных с научной точки зрения сведений? Вот статья, которую я написал в августе 2012 года.

Самая крупная рыба в океане — это китовая акула (Rhincodon typus). Эта массивная мигрирующая рыба может вырасти до 12 метров в длину, но ее огромная пасть приспособлена для поедания самых крошечных созданий на планете: планктона. Однако китовая акула не единственная представительница своего класса, питающаяся планктоном. Гигантская акула и большеротая акула также процеживают огромное количество этих крошечных морских организмов, чтобы выжить.

В то время как ученые Эл Доув (Al Dove) и Крейг Макклейн (Craig McClain) (с информационного портала Deep Sea News) все больше и больше познают базовые биологические и поведенческие особенности этих великолепных созданий, другие исследователи деятельно изучают анатомию их нервной системы. Несколько лет тому назад Кара Йопак (Kara E. Yopak) и Лоуренс Фрэнк (Lawrence R. Frank) из Калифорнийского университета в Сан-Диего получили в свое распоряжение два мозга китовых акул из океанариума и поместили их в ядерно-магнитно-резонансный томограф.


Но их интересовало не только изображение мозга китовой акулы. Они хотели сравнить организацию ее мозга с мозгами других акул, по которым ученые уже получили нейроанатомические данные. Будут ли мозги двух разных видов схожи, если у них в недавней эволюционной истории был общий предок, и будут ли они по этой причине генетически более близки? Или акульи мозги больше схожи у тех видов, у которых аналогичный образ жизни и поведения, скажем, патрулирование середины и поверхности водной толщи (пелагические акулы, такие как большая белая акула, белоперая акула, голубая акула, серо-голубая акула мако и китовая акула), в отличие от тех, что живут у морского дна (придонные акулы, такие как усатая акула и кошачья акула). А может, мозги акул группируются в соответствии с их ареалом обитания, и они в этом плане делятся на: живущих в прибрежных водах, вокруг рифов и в открытом океане? Или мозги акул следует классифицировать в соответствии с особенностями поведения, скажем со способами охоты? Ответы на эти вопросы могли бы пролить свет на эволюцию мозга, как у акул, так и в целом у животного мира.

Ученые обнаружили, что мозг у китовой акулы по сравнению с другими видами меньше, чем можно было ожидать, исходя из размера ее тела. То же самое можно сказать о большой белой акуле, о гигантской акуле и о песчаной тигровой акуле. Эти три вида принадлежат к отряду акул, известных как ламнообразные. А китовые акулы принадлежат к другой эволюционной группе, носящей название воббегонгообразные. Что интересно, по среде обитания и по образу жизни китовая акула больше похожа на ламнообразных акул, чем на воббегонгообразных.

В отличие от китовой акулы, у ее ближайшей генетической родственницы, включенной в аналитическое исследование — небрии, или ржавой акулы-няньки, также входящей в отряд воббегонгообразных, мозг оказался крупнее, чем ожидалось, в соотношении с размером тела. Таким образом, у китовой акулы в процессе эволюции произошло уменьшение размера мозга по сравнению с генетическими сородичами.

Существует гипотеза, что крупный мозг соотносится с растущими познавательными потребностями, которые возникают у того или иного вида. Следовательно, нельзя исключать, как говорят Йопак и Фрэнк, что относительно небольшой размер мозга этой охотницы за планктоном «связан с ее пассивной поведенческой стратегией как хищницы», которая не вызывает особых познавательных потребностей по сравнению с активными хищниками. Такие же особенности были выявлены у птиц, млекопитающих и других рыб. На первый взгляд похоже, что анатомия нервной системы связана с охотничьими повадками.

Но если взглянуть на этот вопрос пристальнее, картина немного усложняется. По словам исследователей, одна из самых примечательных характеристик мозга китовой акулы это «большой, с огромным количеством извилин» мозжечок по сравнению с другими видами. Несмотря на довольно маленький общий размер мозга, мозжечок у китовой акулы намного крупнее.

Такая черта свойственна не только ближайшим родственницам китовой акулы, но также лисьим акулам и гигантским акулам, принадлежащим к отряду ламнообразных. У них мозжечок составляет от 28 до 32% головного мозга. В целом считается, что мозжечок отвечает или участвует в организации программ моторики, в том числе, за координацию движений и исправление ошибок при исполнении моторных команд. Безусловно, это полезное качество для активной охотницы, такой как лисья акула, но насколько оно необходимо китовым и гигантским акулам, которые охотятся, широко разинув пасть и пассивно высасывая планктон из воды? Охотничьи повадки могут объяснять некоторые вариации в анатомии мозга у акул, но здесь наверняка есть нечто большее.

Другие виды акул с таким же крупным и сложным мозжечком это те, кому нужна быстрота и ловкость, чтобы ловить добычу. Среди них акулы-молоты и лисьи акулы. Но в эту группу входит и гигантская акула, которая подобно китовой, питается планктоном. Но китовая акула проплывает огромные расстояния, и кроме того, о ней известно то, что она мигрирует вертикально внутри толщи воды. Было также замечено, что она зависает вертикально во время кормежки, а для этого требуется высокий уровень координации движений. Следовательно, анатомия мозжечка меньше связана с охотничьими повадками, а больше с потребностями моторной координации в целом.

В итоге Йопак и Фрэнк пришли к выводу, что мозг «больше схож у видов с аналогичным, но развивавшимся самостоятельно образом жизни, чем у тех, у кого общая таксономическая классификация». Иными словами, анатомию мозга (по крайней мере, у акул) в большей степени определяет среда обитания и образ жизни, нежели генетическая классификация. Похожий мозг китовой и гигантской акулы, например, это результат схожей эволюции. Эти два вида развивались независимо друг от друга, но у них благодаря одинаковой среде обитания и образу жизни похожие мозги, хотя они разделены как минимум 289 миллионами лет эволюции.

Как часто бывает в большинстве научных исследований, вопросы обычно проще, чем ответы. Да, стратегией охоты и охотничьими повадками как минимум отчасти можно объяснить меньший размер мозга у китовой и гигантской акулы. Но более крупный размер мозжечка у тех же самых акул объясняется другими особенностями, такими как потребность в сложных моторных последовательностях. Конечно, такая сложная вещь как анатомия мозга требует множества определяющих характеристик. Поэтому в вопросах у ученых просто появляется больше нюансов: как взаимодействуют все эти переменные факторы, и как они сочетаются, создавая мозг? Поскольку акулы живут в самых разных ареалах и среде обитания, и проявляют разные поведенческие черты, они и дальше будут служить полезным образцом для изучения в поисках ответов на эти вопросы.


ИноСМИ