Как медузы существуют 500 миллионов лет без мозга и сердца?

Медузы появились на Земле задолго как до динозавров, так и до появления первых позвоночных. У них нет мозга, сердца, крови, костей и даже почек. Казалось бы, столь примитивное существо должно было исчезнуть на первых этапах эволюционной гонки. Однако медузы не просто выжили — они процветают в океанах по сей день, а недавние научные открытия показывают, что их устройство куда сложнее и хитроумнее, чем считалось прежде.

Нервная сеть вместо мозга

Долгое время в биологии господствовало представление о медузах как о простейших организмах, действующих исключительно на уровне рефлексов. Действительно, у них отсутствует централизованная нервная система: вместо мозга тело пронизано сетью нервных клеток, число которых у некоторых видов не превышает тысячи. Для сравнения, человеческий мозг насчитывает 86 миллиардов нейронов. Тем не менее эта скромная нервная сеть, расположенная по кругу зонтика, выполняет функции полноценного управляющего центра — регулирует моторную активность, отвечает на внешние воздействия и позволяет животному ориентироваться в пространстве.

Анатомия и реактивный способ перемещения

Строение этих стрекающих удивительно рационально. Их желеобразный организм включает в себя купол, покрытый эпителиально-мышечной тканью, рот, выполняющий функции как поглощения нутриентов, так и избавления от непереваренных остатков, а также ловчие нити, оснащенные нематоцистами, необходимыми для добычи пропитания и обороны. Долгое время ученые полагали, что истинная мускулатура у этих созданий отсутствует, однако впоследствии был обнаружен пласт исчерченной мышечной ткани, участвующей в локомоции. Именно за счет ритмичной работы этих мышечных волокон, расположенных по периметру купола, животное совершает пульсирующие толчки (сужаясь и расширяясь), создавая реактивную тягу, толкающую ее вперед.

Дыхание без легких и жабр

Не менее примечательна и дыхательная система, а точнее, ее полное отсутствие. Эти обитатели океана лишены как легких, так и жабр. Покровы их организма отличаются такой микроскопической толщиной, что живительный газ свободно диффундирует сквозь желеобразную оболочку прямо в ткани и полости. Таким образом, газообмен у этого существа осуществляется через всю наружную оболочку — решение, кажущееся примитивным, но при этом дающее максимальный результат для существа с подобным образом жизни.

Двухступенчатое размножение

Размножаются медузы также своеобразно. Генеративный (половой) способ репродукции характерен для них не в каждой генерации, а лишь чередуясь с бесполым этапом. В результате оплодотворения женской клетки мужской появляется подвижная стадия — планула, чья задача — осесть на твердую поверхность и трансформироваться в донную форму (полип). Когда эта прикрепленная стадия достигает зрелости, она приступает к стробиляции: от нее отделяются юные эфиры (будущие взрослые особи), вновь запуская цикл. Такая двухступенчатая система размножения — еще один пример того, как природа находит обходные пути там, где, казалось бы, необходимы сложные механизмы.

Новый взгляд науки

Впрочем, самым неожиданным открытием последних лет стало то, что эти желетелые обладают когнитивными навыками. Сборная команда исследователей из немецких и датских институтов, изучавшая обитающую в Карибском бассейне кубомедузу Tripedalia cystophora, установила, что эти особи успешно навигируют среди густых сплетений мангровых зарослей, используя два десятка визуальных сенсоров, способных оценивать игру света и тени в толще воды. Выяснилось, что подопытные могут фиксировать в памяти удачные и неудачные траектории, постепенно оптимизируя маршруты своей миграции. Скорость обучения при этом сопоставима с показателями дрозофил и даже грызунов — животных, обладающих несравнимо более развитой нервной системой.

Результаты научной работы, увидевшей свет на страницах издания Current Biology, заставили ученых пересмотреть устоявшиеся представления о пределах возможностей организмов с базовым устройством нейронных сетей. Хотя раньше считалось, что для обучения необходим централизованный мозг со сложной архитектурой связей, то пример медуз доказывает обратное: даже минимальная нервная сеть способна обеспечивать процессы, которые прежде приписывали исключительно высокоорганизованным животным. Ученые надеются, что дальнейшее изучение механизмов, лежащих в основе обучения медуз, поможет понять, применимы ли эти принципы к другим представителям животного мира.