Ученые раскрыли секреты 3D-"плаща-невидимки" каракатицы

Международная группа ученых определила нейронные цепи, позволяющие каракатицам менять внешность в мгновение ока, и обнаружила их сходство с цепями, контролирующими иридисценцию у кальмаров.

Каракатицы и осьминоги способны менять внешность за секунды для маскировки от хищников и нападения на добычу. В отличие от многих рептилий и амфибий, меняющих только цвет, эти головоногие также могут изменять физическую текстуру кожи, имитируя шероховатость камней, кораллов или водорослей.

Кожа этих животных покрыта мышечными органами:

  • Хроматофоры — меняют цвет по сигналу мозга.
  • Папиллы — при стимуляции преобразуют кожу из плоской в трехмерную текстуру с бугорками.

Исследователи из Marine Biological Laboratory и Кембриджского университета (результаты в журнале iScience) выяснили, как это работает.

Нейронный контроль маскировки

Сигнал от мозга каракатицы проходит через звездчатый ганглий — периферический нервный центр. В нем находятся:

  1. Гигантская аксонная система (размером до 1 мм), изучение которой принесло Нобелевскую премию Алану Ходжкину, Эндрю Хаксли и Джону Эклсу за объяснение нервных импульсов (потенциалов действия).
  2. Двигательные нейроны, управляющие папиллами на мантии (внешней поверхности) каракатицы.

Эта нервная схема аналогична той, что контролирует иридисценцию кожи у кальмаров.

Механизм удержания формы

Исследователи также изучили, как папиллы удерживают форму долгое время без постоянного сигнала. Они используют «запирающий» (catch-like) механизм, похожий на механизм у двустворчатых моллюсков (устриц, мидий, гребешков), позволяющий раковине оставаться закрытой с минимальными затратами энергии.

Эволюционный вопрос и перспективы

Открытие поднимает эволюционный вопрос: мог ли общий предок каракатиц и кальмаров использовать папиллы для маскировки, иридисценции или того и другого одновременно?

Понимание того, как кожа головоногих превращается из гладкой в текстурированную 3D-структуру, может помочь в создании биовдохновленных материалов, собираемых из плоских компонентов. Это имеет потенциал для разработки новых классов мягких материалов для промышленности, общества и медицины.

Остается нерешенной ключевая загадка: как эти животные интерпретируют окружающий мир и переводят эту информацию в сигналы, меняющие их внешность.