Владычество головоногих
Осьминоги – моллюски, они относятся к той же большой группе животных, что и улитки, устрицы и морские гребешки. Вместе с каракатицами, кальмарами и несколькими другими диковинными существами они составляют класс головоногих.
Появились моллюски, скорее всего, в эдиакарии, и уж точно не позже кембрия. Тело моллюска мягкое, у него нет ни костей, ни внешнего скелета. Но начиная с кембрия многие из них обзаводились серьезной защитой – твердой минерализованной раковиной.
Кажется, имея такое странное тело, трудно стать активным и развить сложное поведение. Но вскоре после окончания кембрия одни древние головоногие оторвались от морского дна и устремились в открытые воды, а другие, вероятно, научились ползать{116}. Раковины обеспечили им плавучесть, а пучок щупалец вокруг рта снабдил новым инструментом поведения.
В последовавший за кембрием ордовикский период некоторые из головоногих увеличились в размерах до 5,5 метра в длину, спереди у них была голова с пучком щупалец, а сзади – длинная коническая раковина. Это были крупнейшие хищники своего времени, отобравшие первенство у членистоногих. Такие головоногие заполонили моря на несколько сотен миллионов лет, но сейчас практически все они вымерли, оставив нам последнего мелкого представителя этого эксперимента эволюции – моллюска наутилуса, который и сегодня обитает в Тихом океане, неспешно поднимаясь к поверхности и опускаясь на дно, следуя своему ежедневному ритму.
Во времена господства динозавров ряды ракушечных форм поредели, но зато другая группа головоногих изобрела оригинальный способ вести жизнь более амбициозную, чем та, что доступна обычному моллюску. Двужаберные (coleoids) – группа головоногих, которая отделилась от остальных еще во времена расцвета ракушечных форм. В следующую геологическую эру – мезозойскую – двужаберные совершили шаг, который имел удивительные и далеко идущие последствия: они переместили твердую ракушку внутрь тела, лишившись панциря, но сохранив плавучесть. Эта эволюционная линия разветвлялась еще несколько раз, в результате чего некоторые головоногие полностью отказались от раковины. До конца процесса добралась только одна группа головоногих, которая лишилась как внутренней, так и внешней раковины, а заодно и почти всех прочих твердых частей тела. Так примерно 100 миллионов лет назад на свет появился осьминог{117}.
Животные ордовикского периода. А: ортоцерас (Orthoceras), крупное головоногое с прямой раковиной; В: астраспида (Astraspid), щитковая рыба того типа, который подробнее описан в главе 7; С: морская лилия, родственница морской звезды (Glyptocrinus); D: трилобиты
У осьминогов самая крупная нервная система среди всех беспозвоночных, и они очень непросты в поведенческом плане. Причем их сложность проявляет себя вполне определенно: осьминоги демонстрируют поисковое поведение, оперируют предметами, проявляют любопытство ко всему новому. Им доступно несколько разных способов передвижения, включая реактивное движение, различные виды «ходьбы» и ползания. Осьминоги настолько активные и сложные существа и так далеки от нас в генеалогическом смысле, что представляют собой особенно примечательный эволюционный эксперимент. В четвертой главе я познакомил вас с основными ветвями дерева животных. Особое место на нем занимает последний общий предок билатеральных (двусторонне-симметричных) животных. От этого неизвестного существа примерно 600 миллионов лет тому назад отпочковались два крошечных побега, которые со временем разрослись в раскидистые ветви. Одна из этих ветвей наша, на другой расположены моллюски, членистоногие и почти все остальные беспозвоночные. Среди всех потомков первого существа с двусторонне-симметричным телом только в трех группах представлены виды, обладающие крупной нервной системой и сложным поведением. Это класс моллюсков под названием «головоногие», членистоногие и позвоночные – взбесившаяся осьминожиха, разбегающиеся от нее крабы и увешанный подводным снаряжением человек, наблюдающий за ними.
Насколько сложным был наш последний общий предок – тема продолжающихся дискуссий. Много лет ученые представляли в этой роли кого-то вроде плоского червя. Но недавние исследования указывают на возможность того, что предковое животное было устроено сложнее, чем предполагалось ранее. Некоторые биологи, изучающие насекомых, предполагают, что слабое сходство в строении человека и членистоногих показывает, что небольшим «исполнительным мозгом» обладали уже самые первые билатерии, – об этом пишут Ник Штраусфельд и Габриела Вольф, и если это так, нам придется серьезно пересмотреть свои представления{118}. Исполнительный мозг, о котором они говорят, не что-то из ряда вон выходящее – это мог быть ограниченный набор управляющих структур в передней части животного, – но это уже больше, чем предполагалось ранее. Однако, как признает Штраусфельд, если исполнительный мозг существовал уже на этой ранней стадии, тогда моллюски, получается, от него отказались. Моллюски нашли убежище в своих раковинах и не особенно нуждались в нервной системе, рассчитанной на активное поведение. Головоногие воссоздали сложный мозг гораздо позже, и его конструкция порядком отличается от нашей. Что касается химии мозга, здесь отличия несущественны. В 2018 году подопытным осьминогам дали экстази (MDMA), чтобы посмотреть, как они отреагируют{119}. К удивлению (по крайней мере, моему), животные стали более дружелюбными и контактными – на людей этот наркотик влияет так же. Но даже если основные вещества химии мозга у осьминогов и других животных общие, строение мозга у них отличается кардинально.
Осьминоги очень далеки от нас на эволюционном древе; эволюция осьминогов, одарившая их развитым мозгом, шла независимо от нашей – и в этом одна из причин, почему я нахожу этих моллюсков такими интересными. К тому же осьминоги заставляют нас задуматься о разных способах быть животным и о различных видах опыта, который может зависеть от строения тела.
Подумайте о разнице между осьминогом и креветкой-боксером, которую я навещал в четвертой главе. Членистоногие и головоногие были первыми крупными хищниками, доминировавшими в морях – каждые в отведенный им период. Сравним их живущих ныне родственников. Образ жизни членистоногих, в частности насекомых, ракообразных и им подобных, обусловлен наличием твердых частей тела, которые организуют действия животного и служат ему опорой. Такому телу доступно множество видов эффективного поведения, и все же оно в некотором смысле замкнутое, ограниченное. Выше я сравнивал тело членистоногих, состоящее из усиков, лопаточек, клешней, ножек и прочих отростков, со швейцарским армейским ножом. Это хорошая аналогия: швейцарским ножом можно сделать массу вещей, и при этом у него есть ограничения, определенные его предназначением и жесткостью конструкции. Точно так же и тело членистоногого полно твердых частей, которые выполняют то, для чего предназначены, но не более. А вот осьминог, напротив, может схватить практически любой объект и манипулировать им, а кроме того, эти животные умеют распластываться подобно блинчику и растягивать щупальца так, что они становятся в два раза длиннее. Форма тела практически не накладывает ограничений на их поведение.
Схема управления
Тело головоногого, гибкое и мускулистое, на многое способно в плане действий; при этом, однако, оно предъявляет владельцу особые требования. «Степеней свободы» у щупальца осьминога несметное количество. Управлять таким телом, заставить его действовать так, как нужно, – непростая задача, но, если вам удастся взять его под контроль, вы сможете вытворять что угодно.
Возможно, именно поэтому осьминоги устроены совершенно иначе, чем мы с вами. Нервная система осьминога децентрализована; около двух третей нейронов находится не в головном мозге осьминога (четкие границы которого тоже непросто определить), но в его щупальцах, прежде всего в передних. Щупальца осьминога работают не только как периферийные сенсорные системы, передающие информацию в мозг, – мозг делегирует функцию контроля некоторых действий непосредственно щупальцам.
Такое устройство можно рассматривать и как решение стоящей перед животным проблемы, и как новую возможность. Более двадцати лет назад Роджер Хэнлон и Джон Мессенджер предположили, что крупная и децентрализованная нервная система осьминога существует как раз благодаря сложности управления таким телом{120}. Но она же обеспечивает животному и новые возможности. Если уж ты отрастил себе вокруг рта восемь свободно двигающихся рук, почему бы не оснастить их органами чувств и не делегировать им кое-какие полномочия?
Чаще всего осьминоги ведут себя как единое целое, но какие отношения связывают центральный мозг и нейроны, расположенные в щупальцах, долго не удавалось выяснить. Поначалу ученые предполагали, что централизованное управление щупальцами крайне слабо и осьминог, вероятно, даже не знает, где его конечности находятся в каждый конкретный момент. Такой вывод исследователи сделали на основании того, что осьминоги, во-первых, плохо справлялись с некоторыми неестественными для этих животных лабораторными заданиями, а, во-вторых, их нервные тяжи, связывающие щупальца с мозгом, кажутся довольно тонкими.
Сегодня в изучении этого вопроса дальше всех продвинулись ученые из лаборатории Бенни Хохнера в Иерусалиме{121}. Они осуществили остроумный эксперимент, который показал, что осьминог с помощью зрения может контролировать продвижение щупальца по новому для него маршруту – из воды и обратно – в попытках достать пищу. Эксперимент демонстрирует довольно высокий уровень централизованного управления. В статье об этом эксперименте Тамар Гутник и ее коллеги заметили, что щупальца осьминогов, которые успешно справлялись с задачей, по ходу движения словно бы исследовали незнакомое место, – хотя это всего лишь впечатление, сложившееся у наблюдателей. Эта же лаборатория опубликовала статью по нейробиологии, в которой предполагается, что в мозгу осьминога – в отличие от человеческого – нет четкой карты собственного тела. Отсюда следует, что, если осьминог и понимает, где в настоящий момент находятся его конечности, он добивается этого иными, отличными от наших средствами.