Удивительные черви: сложные решения с 300 нейронами

Вы только вдумайтесь: червяк, у которого мозг состоит всего из трёх сотен клеток, способен на настоящие тактические игры! Да-да, речь не о фантастике, а о крошечном существе, чья «нейронная мощность» в 285 миллионов раз скромнее нашей. И оно ставит перед биологами вопросы, на которые мы пока не знаем ответов.

Знакомьтесь, Caenorhabditis elegans — миллиметровый прозрачный червь, давний любимец генетиков. Но сегодня нас интересует его сосед по чашке Петри, Pristionchus pacificus. Внешне они похожи, но вот характер… Скажем так, P. pacificus — тот ещё задира. Как выяснилось, он атакует конкурентов, используя что-то вроде укуса. Но самое интересное — эти атаки не случайны, а выглядят пугающе осознанными.

В лаборатории Института Солка учёные устроили этим червям встречу и были поражены. Когда P. pacificus сталкивался с молоденькой личинкой C. elegans, он действовал жёстко: кусал насмерть и съедал. Стратегия «хищник — жертва», всё понятно. Но как только на горизонте появлялась взрослая особь, тактика резко менялась.

Взрослых соперников червь тоже кусал, но эти укусы были не смертельными. Это выглядело как демонстрация силы: «Уходи по-хорошему, пока цел». И знаете? Чаще всего C. elegans действительно предпочитал ретироваться.

Задумайтесь: мы привыкли считать, что сложное поведение — удел существ с большим мозгом. А тут червь с горсткой нейронов проводит настоящий анализ ситуации. Зачем рисковать в схватке с равным, если можно просто припугнуть? Энергия-то не бесконечная, да и травмы — штука неприятная, даже если ты червяк.

Но и это ещё не всё. Исследователи заметили, что частота «боевых действий» напрямую зависела от наличия еды. Если бактерий, которыми они питаются, было мало, P. pacificus пускал в ход челюсти гораздо чаще, не особенно разбирая, кто перед ним — личинка или взрослый. Голод — не тётка, и все средства хороши.

Получается, что этот крошечный организм способен одновременно оценивать и размер противника, и обстановку вокруг. Он взвешивает затраты и выгоды — то, что мы обычно считаем прерогативой позвоночных животных. До сих пор наука считала, что беспозвоночные на такое просто не способны. А они, вон оно как, умеют использовать одно и то же действие (укус) для достижения совершенно разных целей: то для обеда, то для выдворения незваного гостя.

И тут мы подходим к главной загадке. Как, чёрт возьми, это работает? Как 300 нейронов (для сравнения, у нас их около 86 миллиардов) справляются с задачей, требующей оценки и принятия решения?

Первые догадки уже есть. Учёные обратили внимание на два нейромедиатора — дофамин и октопамин. Опытным путём они выяснили, что если у червя «отключить» способность производить дофамин, он переставал видеть разницу между личинкой и взрослым и кусал всех подряд. А если блокировали октопамин, червь, наоборот, слишком сильно концентрировался на молоди.

Похоже, именно баланс этих веществ помогает крошечному мозгу выбирать верную стратегию. Сейчас исследователи готовят для P. pacificus новые «жизненные сценарии», чтобы проследить за работой нейромедиаторов. И кто знает — возможно, разгадав механизм принятия решений у трёхсотклеточного червя, мы сможем чуть лучше понять, как развивался наш собственный разум.