Голубая кровь и острый ум
Эти удивительные существа кажутся пришельцами с другой планеты. Они обладают мягким и гибким телом, способным протиснуться сквозь крошечные щели. У осьминога восемь покрытых присосками конечностей, способных отрастать заново, три сердца и голубая кровь. Ещё они очень умные. Но самая поразительная особенность осьминогов — их способность быстро менять цвет и сливаться с окружающей средой, маскируясь по своему желанию.
Камуфляж — важный навык, которым обладают почти все головоногие моллюски, в том числе кальмары и каракатицы. Но осьминоги вывели это умение на совершенно другой уровень. Они меняют цвет быстрее всех животных в мире, выдавая при этом очень крутую маскировку.
За тем, как осьминоги меняют свой «камуфляж», люди наблюдают очень давно. Ещё древнегреческий философ Аристотель описывал это удивительное умение осьминогов в своих трудах. Увы, этот процесс до сих пор не изучен учёными.
Исследователям запрещено проводить эксперименты на живых головоногих моллюсках из-за их интеллекта. Осьминоги считаются умными, поскольку они могут решать сложные задачи, использовать инструменты и чувствовать боль. В Великобритании даже предложили включить осьминогов и кальмаров в список разумных существ. Но это — не единственная проблема.
«Изменение цвета у головоногих моллюсков — сложный процесс. В нём участвует множество различных химических компонентов. Это делает „практически невозможным“ ответить на вопрос, как именно это происходит», — объясняет биохимик Лейла Дерави, изучающая механику камуфляжа осьминогов.
К счастью, за последние несколько десятилетий передовые технологии позволили исследователям «разделить» камуфляж головоногих моллюсков на отдельные компоненты. Благодаря этому, учёные начинают понимать, как работает эта маскировка.
Как осьминоги меняют цвет?
Осьминоги могут менять оттенки, потому что у них есть хроматофоры. Это крошечные, меняющие цвет органы, которые расположены по всей коже осьминога. Внутри каждого хроматофора находятся крошечные мешочки, заполненные наночастицами пигмента под названием ксантомматин. Пигментные мешочки окружены эластичной матрицей, которая, в свою очередь, связана с мышечными клетками, окружающими мешочек в форме остроконечной звезды.
Когда эти мышечные клетки сокращаются, пигментный мешок растягивается, что позволяет большему количеству света проникать внутрь клетки и отражаться от частиц ксантомматина. Поскольку ксантомматин поглощает определённые длины волн, или видимого света, свет, который он отражает обратно, имеет другой цвет по сравнению со светом, который впервые попал в клетку.
В коже осьминога есть три слоя хроматофоров, в каждом из которых содержатся частицы ксантомматина. Верхний слой даёт жёлтый цвет, средний слой отражает красный цвет, а нижний слой даёт коричневый цвет. Осьминоги могут комбинировать эти цвета, изменяя форму хроматофоров в каждом слое. Эта особенность позволяет головоногим моллюскам создавать широкий спектр оттенков.
Каждый отдельный хроматофор управляется с помощью прямых нейронных сигналов из мозга осьминога. Отметим, что хроматофоров на коже моллюска десятки тысяч, а то и миллионы. Всё зависит от вида осьминога. Сигналы заставляют мышцы, окружающие мешок, сокращаться или расслабляться, изменяя его форму. У осьминогов куда больше хроматофоров, чем у кальмаров и каракатиц. Поэтому осьминоги способны делать маскировку с супервысоким разрешением, недоступную другим головоногим.
Это похоже на то, как мы разгибаем бицепс: мозг подаёт сигнал, и бицепс разгибается. Мозг осьминога подаёт сигнал, чтобы расслабить мышцы и изменить цвет кожи.
Но хроматофоры — не единственные структуры, участвующие в вечеринке по изменению цвета. Иридофоры и лейкофоры в коже некоторых видов осьминогов тоже могут участвовать в процессе создания маскировки.
Иридофоры — пигментсодержащие или светоотражающие клетки. Они немного больше хроматофоров, а с их помощью осьминоги могут создавать более люминесцентные и металлические цвета. Иридофоры содержат белок рефлектин, который и создаёт зеркальный эффект. Лейкофоры похожи по размеру на хроматофоры, но отвечают они за другие задачи. Лейкофоры помогают контролировать контрастность и яркость цветов. И иридофоры, и лейкофоры расширяются и сокращаются под воздействием нейронных сигналов из мозга, как и хроматофоры.
Также кожа осьминогов покрыта крошечными сосочками. Они могут расслабляться, делая кожу гладкой, или сжиматься. В последнем случае кожа становится бугристой и шершавой, как камень. Эта особенность менять текстуру добавляет осьминогам ещё один «слой камуфляжа». Сосочки тоже управляются нейронными сигналами из мозга. Тонкости процесса науке пока не известны, так как тут дело обстоит ещё сложнее, чем с маскировкой.
Как осьминоги меняют цвета так быстро?
Осьминоги могут так быстро менять цвет, потому что их мозг глубоко взаимосвязан с поверхностью кожи. Мозг осьминога достигает размера крупного грецкого ореха и даже превосходит его у крупных разновидностей. Интересно, что в нём содержится не более 30% нейронов, а остальные 70% приходятся на щупальца. Исследователи считают, что поэтому отдельные щупальца осьминога обладают собственным «разумом». Наверняка эта особенность тоже может играть роль в изменении цвета кожи животного. Увы, пока это лишь предположение, достоверных фактов, указывающих на это, у учёных тоже пока нет.
Ещё одна загадочная особенность
Как осьминогам удаётся так хорошо подбирать цвет своей кожи, подстраиваясь под окружающую их обстановку? Несмотря на их способность создавать широкий спектр различных цветов, большинство осьминогов и других головоногих фактически являются дальтониками: Глаза осьминогов имеют только один тип фоторецепторов, клетки которых преобразуют свет в нейронные сигналы. Поэтому они могут обнаруживать только различия в интенсивности света. Напомним, что в глазах человека имеется четыре типа фоторецепторов.
Одно из возможных объяснений состоит в том, что глаза осьминогов способны видеть цвет без фоторецепторов. Существует гипотеза, согласно которой в глазах осьминогов есть неизвестные нам типы рецепторов. Это могло бы объяснить способность головоногих воспринимать цвета отличным от других животных способом.
Учёные полагают, что различать цвета осьминогам помогают рецепторы в коже. Предыдущие исследования показали, что щупальца осьминогов могут реагировать на изменения интенсивности света, тогда как их глаза не способны этого заметить. Впрочем, доказательств того, что это помогает им различать цвета, тоже пока нет.
Для чего осьминогам вообще нужна маскировка?
Умные осьминоги ничего сами не рассказывают учёным, но понять, почему эти животные меняют цвет, не так уж и сложно. У осьминогов нет внешней защиты. Для хищника осьминог — это лакомый белковый кусочек. Поэтому почти всё в океане не прочь полакомиться осьминогом. Учитывая это, с эволюционной точки зрения у осьминогов просто не было выбора. Без физической защиты они должны были выработать защиту другого типа.
Некоторые осьминоги разработали другие способы прятаться. Например, неуловимые стеклянные осьминоги потеряли все свои хроматофоры и стали почти полностью прозрачными. Однако для тех видов, которые полагаются на изменение цвета, адаптация оттенка является врождённой способностью. Интересно, что с возрастом осьминоги совершенствуют искусство маскировки. С возрастом они лучше разбираются в нюансах, а ещё учатся сочетать изменение цвета с другими видами поведения. Прятаться в щелях или менять форму тела они умеют ничуть не хуже, чем менять цвет, адаптируясь к окружению.
Ещё камуфляж помогает осьминогам в охоте. Они ведь тоже хищники! Резко меняя окрас, они ошеломляют добычу быстрыми переходами цвета, а затем быстро ловят и поедают дезориентированную жертву.
Кальмары и каракатицы используют цветовую индикацию на своей коже для общения между особями. Несколько видов осьминогов также делают это — они могут выпускать сплошные цветные полосы, чтобы привлечь товарищей или отпугнуть соперников во время размножения. Однако осьминоги по большей части очень асоциальные животные, поэтому они крайне редко взаимодействуют с другими осьминогами. Иногда они всё же используют свои цвета для общения с другими животными. Например, четыре вида крошечных, но чрезвычайно ядовитых синекольчатых осьминогов, выпускают яркие светящиеся кольца. Так они предупреждают животных, чтобы те держались от них подальше. Те, кто не внял просьбам, будут отравлены, если приблизятся.
Зачем осьминоги меняют цвет во сне?
В 2019 году учёные сняли на видео, как осьминог по имени Хайди меняет цвета во сне. Исследователи выявили у осьминогов циклы сна, похожие на человеческие, но пока есть сомнения, что изменения цвета осьминогов во сне можно однозначно назвать сновидениями. Тут дело в том, что наука вообще мало чего знает о сновидениях. Пока до конца не ясно, как видят сны люди, а уж что происходит в мозгу осьминога, пока он спит, и подавно. И вообще, мало ли, когда маскировка может пригодиться? Вдруг кто-то захочет напасть на беззащитного спящего осьминога? Наверняка большинство хищников бы так и поступили. Но, согласитесь, нападать на пульсирующую разными цветами непонятную штуку всё же как-то страшновато.
На древнем гребне оказалась высечена молитва от вшей
Автор: Крестина Соколовская
