Медузы могут учиться на опыте, хотя у них нет мозга

Новаторское исследование медуз — организмов, не имеющих мозга, — позволило обнаружить у них способности к обучению и запоминанию, которые опровергают традиционные представления о познании этих животных. Выявление адаптивных способностей этих примитивных существ может привести к лучшему пониманию целого ряда морских видов.

Медузы, которых часто представляют в виде полупрозрачного тела и жалящих щупалец, являются одними из самых древних животных на нашей планете, обитающих в океанах не менее 500 млн. лет. Их примитивная, лишенная мозга анатомия привела к тому, что наука воспринимает их как существ, лишенных когнитивных способностей, т.е. действующих исключительно на основе рефлексов и инстинктов.

Однако недавнее исследование, проведенное в Кильском университете, показало, что эти морские организмы способны к обучению и запоминанию. Это открытие ставит под сомнение основы наших представлений об интеллекте и познании этого вида животных, не говоря уже о том, что эти новые знания могут быть перенесены из природы в такие технические области, как робототехника. Статья опубликована в журнале Current Biology.

Исследование когнитивных способностей

Исследование посвящено конкретному виду медуз — коробчатым медузам (Tripedalia cystophora). Они были выбраны из-за простого строения тела, размером не более ногтя, и рудиментарной нейронной сети, состоящей всего из нескольких нервных клеток.

Однако у коробчатой медузы сложная зрительная система, состоящая из 24 глаз. С их помощью она ориентируется в мутной воде мангровых зарослей Карибского моря, охотится на водяных блох и избегает подводных корней деревьев. Доктор Ян Билецки из Института физиологии Кильского университета, ведущий автор исследования, поясняет в пресс-релизе: «Несмотря на то, что это простые животные, они обладают впечатляющими зрительными способностями, которые они используют для адаптации своего поведения».

Главной задачей группы исследователей было углубленное изучение когнитивных способностей этих медуз, в частности, их способности к обучению и запоминанию. Для этого в ходе контролируемых экспериментов медузы сталкивались с различными препятствиями в окружающей среде.

Для имитации естественной среды обитания медуз использовался резервуар с водой, на внутренней стенке которого были нарисованы серые и белые полосы. Серые полосы представляли собой корни мангровых деревьев, которых медуза обычно избегает, а белые — водную среду. Медуза использует цветовые контрасты для восприятия пространственных расстояний. Поэтому в ходе эксперимента исследователи варьировали контрасты.

Неожиданные результаты

В начале эксперимента медузы часто сталкивались с имитацией корней на стенке аквариума. Но уже через несколько минут они увеличили свое среднее расстояние от стенки примерно на 50% и стали натыкаться на них в два раза реже.

Таким образом, медузы не только продемонстрировали способность со временем более эффективно избегать препятствий, но и проявили признаки адаптации и модификации своего поведения в зависимости от окружающей среды. Андерс Гарм, соавтор работы, профессор морской биологии Копенгагенского университета (Дания), сказал: «Эти результаты свидетельствуют о том, что медузы могут обучаться, сочетая опыт визуальной и механической стимуляции».

Ключевая роль нейронов

Отсутствие централизованного мозга у этих организмов долгое время приводило к предположению, что медузы — это в основном реактивные существа, неспособные к сложному адаптивному поведению или обучению. Однако недавние открытия показали, что простая нейронная сеть медуз позволяет им корректировать поведение в ответ на изменения окружающей среды, что свидетельствует о способности к обучению и адаптации.

Решающая роль этой рудиментарной нейронной сети в адаптации и модификации поведения медуз поднимает интереснейшие вопросы о природе познания и интеллекта. Билецки поясняет: «Это более высокая форма обучения, чем мы могли бы ожидать от такого существа. С эволюционной точки зрения, медузы — одни из первых животных, обладающих нервной системой». Он добавляет: «Если эти животные уже способны к обучению, то это может быть фундаментальной способностью нейронов или нейронных сетей. Это позволяет предположить, что она существовала с самого начала эволюции, а значит, раньше, чем считалось ранее».

Переоценка познания животных

Чтобы лучше понять процессы, лежащие в основе ассоциативного обучения у кубической медузы, Билецки выделил зрительные сенсорные центры этих животных, известные как rhopalia. Каждый из четырех центров содержит шесть глаз всего на 1 000 нервных клеток.

Затем Билецки «показал» ропалии движущиеся серые полоски, имитируя приближение медузы к препятствию. Но только когда он подавал на них слабые электрические раздражители, имитируя удар о стену, они реагировали и издавали сигналы, побуждая медузу к уклонению. Это позволило Белецкому не только изменить поведение медуз, но и впервые определить местонахождение процессов обучения в их риопалии.

Традиционно способность к обучению, запоминанию и адаптации поведения связывают с наличием развитого мозга и нервной системы. Обнаружение таких способностей у столь примитивного и простого организма, как медуза, может привести к лучшему пониманию эволюции познания и интеллекта в животном мире.