Главная страница «Первого сентября»Главная страница журнала «Биология»Содержание №11/2003

ЗООЛОГИЯ

Н.Ю. ФЕОКТИСТОВА,
И.Г. МЕЩЕРСКИЙ

Загадочная звезда звездоноса

Звездонос, вылезающий из норы

Звездонос, вылезающий из норы

По современным представлениям, в мире насчитывается 35–36 видов кротов – зверьков из отряда насекомоядных, объединяемых в отдельное подсемейство Talpinae. Большая часть кротов обитает в Азии, но есть среди них и европейские, и североамериканские виды. Жителям Европейской России, Западной и Средней Сибири знакомы «обыкновенные» кроты – представители рода Talpa. В Приморье встречаются кроты-могеры (Mogera). И те, и другие ведут практически полностью подземный образ жизни. В итоге, когда мы слышим слово «крот», то представляем себе слепое существо с передними лапами-лопатами – зверька, прекрасно роющего ходы, но совершенно беспомощного на поверхности.

Крот обыкновенный

Звездонос летом

Представление о кротах, как о сугубо подземных жителях, не совсем справедливо. Хотя все эти зверьки (а всего в подсемействе насчитывается 13–14 родов) в значительной степени связаны с норами и подземными ходами, некоторые из них немало времени проводят и на поверхности, неплохо плавают и даже могут залезать на невысокие деревья. Соответственно, неодинаков и облик кротов – у кого-то передние лапы приспособлены для рытья земли лучше, у кого-то хуже, у кого-то есть вполне заметные глаза, у кого-то – довольно длинный хвост. Но самой необычной внешностью, конечно, отличается североамериканский крот-звездорыл, или звездонос (Condylura cristata).

Свои ходы звездонос прокладывает во влажной почве по берегам рек и ручьев, на болотах и заливных лугах. Некоторые из нор открываются прямо в воду – звездонос отличный пловец и ныряльщик. Неплохо чувствует он себя и на поверхности, и нередко путешествует даже зимой, когда земля покрыта снегом.

В длину звездонос достигает 18–20 см, и у него имеется довольно длинный, 6–8 см, хвост. Тело зверька покрыто темным густым и бархатистым мехом. Ушных раковин нет, зато глаза относительно большие, хотя и спрятаны в густом мехе. Передние лапы звездоноса – роющие, хотя и не такие мощные и специализированные, как у наших кротов.

Но самое главное во внешности звездоноса, конечно, его звезда – 22 мясистых луча-щупальца, расположенных на мордочке вокруг носа и в целом больше всего напоминающих, наверное, «морскую анемону» – актинию.

Звезда – чувствительный орган. Когда зверек роется в земле или плавает в воде, ее лучи непрерывно движутся, помогая отыскивать пищу – червей, насекомых, ракообразных и даже мелкую рыбешку. Долгое время таким общим представлением о функциях звезды биологи и ограничивались. И лишь в самое последнее время исследователи К.Катания (Kenneth Catania) и Дж.Каас (J.Kaas) из Американского университета Вандербилт (Vanderbilt University) занялись более тщательным изучением этого органа. Они обнаружили совершенно удивительные вещи.

Схема, иллюстрирующая относительное «представительство» разных лучей в анализирующем отделе коры головного мозга звездоноса. Цифры на рисунке соответствуют порядковому номеру пар лучей

Обследование лучей с помощью сканирующего электронного микроскопа показало, что кожа здесь не просто насыщена тактильными рецепторами – вся звезда целиком, подобно сетчатке глаза, представляет собой единую чувствующую структуру. Поверхность каждого из 22 лучей образована микроскопическими сосочками, носящими название органов Эймери. Каждый из этих органов, в свою очередь, представляет собой комплекс рецепторов, передающих в мозг различные сигналы. В нижней части органа Эймери находится единичное нервное окончание, окруженное кольцевыми пластинками (ламеллами), образованными шванновскими клетками. Эта структура является рецептором, воспринимающим относительно простую информацию о вибрациях или о факте контакта с неким внешним объектом. Выше этого рецептора располагается другое нервное волокно, связанное с так называемыми Меркелевыми клетками (описанными в 1875 г. исследователем Меркелем в эпидермисе мордочки крота), – эта часть органа воспринимает и передает в мозг информацию о давлении на кожу. Наконец, верхушка органа Эймери представляет собой округлое вздутие, составленное рядом расположенных непосредственно под поверхностью кожи нервных окончаний, расходящихся от центра в стороны подобно спицам колеса. Если два нижних типа рецепторов встречаются у многих млекопитающих, то окончание органа Эймери – структура, свойственная только кротам. Она обеспечивает восприятие информации о мельчайших деталях поверхности встреченного объекта.

Орган Эймери

Звезда звездоноса образована более, чем из 25 000 органов Эймери – при том, что суммарная площадь поверхности звезды не превышает 1 см2. Свыше 100 000 нервных волокон проводят информацию от этих органов в центральную нервную систему (в первую очередь – в неокортекс, новую кору, основную часть коры больших полушарий головного мозга млекопитающих), позволяя зверьку с необыкновенной полнотой и скоростью воспринимать и обрабатывать поступающие сигналы.

Звездонос в разные сезоны года

Надо сказать, что и скорость поступления этих сигналов необычайно велика – за движениями звезды человеческий глаз проследить не в состоянии.

Только высокоскоростная съемка показывает, что за секунду звездонос способен ощупать 12 отдельных участков окружающего его пространства. При этом он успевает соответствующим образом отреагировать (то есть попросту отправить добычу в рот) на присутствие по крайней мере 5 мелких пищевых объектов.

Сходство звезды звездоноса с сетчаткой глаза не ограничивается тем, что оба органа целиком составлены из чувствительных элементов, – сходным является и характер их использования.

В сетчатке человеческого глаза, как известно, имеется желтое пятно – относительно небольшая по площади область наиболее четкого видения, расположенная напротив зрачка. Направляя глаз на объект, который имеет для нас наибольшее значение в данный момент, мы получаем о нем наиболее полную зрительную информацию. Остальная область сетчатки, с меньшей разрешающей способностью, воспринимает окружение этого объекта, позволяя мозгу определить, на какую точку следует перевести взгяд в следующее мгновение.

В звезде звездоноса максимальной чувствительностью (наибольшим количеством органов Эймери на единицу площади) отличаются два самых нижних (11-я пара) и самых коротких луча, расположенных непосредственно надо ртом зверька. Продвигаясь по своим ходам, звездонос сканирует окружающее пространство одновременно всеми лучами, но стоит ему обнаружить потенциальную добычу – он поднимает звезду так, чтобы именно эти два луча соприкоснулись с заинтересовавшим его объектом.

Сходство со зрительным анализатором человека этим, однако, не ограничивается. Подобно тому, как в нашем мозге область, воспринимающая сигналы от маленького желтого пятна, занимает несоизмеримо большую часть участка коры, отвечающего за анализ зрительной информации вообще, так и в мозге звездоноса область, «соответствующая» самой короткой, 11-й, паре лучей, превышает по размеру «представительства» всех других. Отдельные нейроны в этой области обрабатывают информацию, поступающую с гораздо меньших по площади участков луча, что обеспечивает высокую разрешающую способность.

Надо заметить, что не так давно был обнаружен еще один интересный пример подобной организации – функционирование слухового анализатора у летучих мышей. Среди общего количества рецепторов, воспринимающих звук, у них в наибольшем числе представлены те, которые резонируют на частоту эха, возвращающегося от преследуемой добычи. Этим рецепторам «отведена» и наибольшая площадь соответствующего участка мозга. Мало того, поскольку частоты эхосигналов могут изменяться в зависимости от скорости мыши и насекомого, зверек «по ходу дела» варьирует тональность исходящего сигнала так, чтобы тональность эха всегда оказывалась в пределах «наилучшей слышимости» – подобно тому, как мы двигаем глазами, чтобы удержать в поле наилучшего видения интересующий нас объект. То, что наиболее качественное восприятие сигналов возможно только в узких пределах спектра, определяется большим объемом нервных клеток, необходимых для проведения и анализа соответствующей информации. Если бы вся сетчатка нашего глаза обеспечивала такую же остроту зрения, как желтое пятно, объем нашего мозга должен был бы увеличиться по крайней мере в 50 раз!

Но вернемся к звездоносу и его звезде. Интересно, что в период эмбрионального развития 11-я пара – лучи «наилучшего осязания» оказываются наибольшими по величине, и лишь позже остальные лучи догоняют и перегоняют их в размерах. Это относится и ко времени формирования органов Эймери, и к развитию соответствующих участков коры головного мозга. Вновь напрашивается аналогия с процессом формирования структур зрительного анализатора человека и других приматов. Правда, у звездоноса может быть и «специфический» повод для первоочередного развития самых маленьких, но чувствительных лучей звезды – эта пара используется детенышами при поиске материнского соска...

Чувствительные полоски на мордочке американского крота Scapanus orarius

Чувствительные полоски на мордочке американского крота Scapanus orarius

Не менее интересным оказался и сам механизм формирования звезды – она образуется не путем роста и разделения единого зачатка, как можно было бы ожидать. Лучи звезды возникают в виде самостоятельных валиков на мордочке зверька. Становясь все более выпуклыми, эти валики окончательно отделяются от поверхности морды, превращаясь в отростки, незадолго до рождения маленького звездоноса. Окончательный же вид – с лучами, направленными вперед – звезда приобретает у детенышей в возрасте двух недель. (Самостоятельными звездоносы становятся к трехнедельному возрасту, а половозрелости достигают через 9 месяцев после рождения.)

Валики на мордочке эмбриона звездоноса

Валики на мордочке эмбриона звездоноса. Именно так, каждый по отдельности, и формируются лучи будущего единого органа – звезды

Звезда звездоноса уникальна, но у некоторых других американских кротов вокруг носа на мордочке имеются полоски кожи, также представляющие собой осязательные органы. Видимо, такие же полоски имелись и у предков звездоноса – а превращение их в самостоятельные чувствующие органы-лучи явилось удачным эволюционным изобретением.

по материалам

Catania K.C.// Scientific American, July, 2002.

Павлинов И.Я. Классификация современных млекопитающих. – М.: 2002.

Фауна мира. Млекопитающие. – М.: 1990.


Рейтинг@Mail.ru