Как осьминогам удается не завязываться в узел

Щупальца осьминога покрыты сотнями присосок, которые цепляются за все, что угодно, за одним важным исключением. Эти присоски вообще не хватаются за самого осьминога; в противном случае, эти впечатляюще гибкие животные быстро оказались бы совершенно запутанными, сообщает sciencedaily.com.

Исследователи из Еврейского университета в Иерусалиме отчитались в выпуске Current Biology от 15 мая, что они обнаружили, как осьминоги справляются с этой задачей даже с учетом того, что мозг осьминогов не знает, что делают их щупальца. Химические вещества, производимые кожей осьминога, временно не дают его присоскам присасываться.

«Мы были удивлены, что никто до нас не заметил этого очень надежного и простого в обнаружение явления», говорит Гай Леви, который проводил исследования с соавтором Ниром Нешером. «Мы были поражены блестящим и простым решением осьминогами этой потенциально очень сложной проблемы».

Не менее удивительны, кстати, процессы самоуправления в щупальцах осьминогов, а также управления окраской.

Биньямин Хохнер и его коллеги работали с осьминогами в течение многих лет, уделяя особое внимание их гибким щупальцам и управлению движениями тела. Существует очень веская причина того, что осьминоги не знают точно, где их щупальца, так, как знают люди или другие животные.

«Наша система управления движениями основывается на довольно фиксированном представлении моторных и сенсорных систем в мозге в формате карт, содержащих координаты частей тела», объясняет Хохнер.

Это срабатывает для нас, поскольку наши жесткие скелеты ограничивают количество возможностей. «Трудно представить себе подобные механизмы, функционирующие в мозгу осьминога, потому что его очень длинные и гибкие щупальца имеют бесконечное число степеней свободы», продолжает Хохнер. «Таким образом, использование таких карт было бы чрезвычайно сложным для осьминога, и может быть, даже невозможным».

Действительно, эксперименты поддержали идею о том, что у осьминогов отсутствует точное знание о положении их щупалец. И это подняло интригующий вопрос: как же тогда осьминоги избегают запутывания себя в узлы?

Чтобы ответить на этот вопрос, исследователи наблюдали поведение ампутированных щупалец осьминога, которые остаются очень активными в течение часа после отделения. Эти наблюдения показали, что щупальца не хватают кожу осьминога, хотя захватывают освежеванные щупальца осьминога. Щупальца осьминога также не хватают чашки Петри, покрытые кожей осьминога, и они присасываются к чашкам, покрытым экстрактом кожи осьминога, с гораздо меньшим усилием, чем могли бы.

«Пока результаты впервые показывают, что кожа осьминога предотвращает прикрепление щупальцев друг к другу или к телу осьминога рефлексивным образом», пишут исследователи. «Резкое снижение реакции на экстракт сырой кожи предполагает, что конкретный химический сигнал в коже опосредует ингибирование захвата присоски».

В отличие от поведения ампутированных щупалец, живые осьминоги могут преодолевать этот автоматический механизм, когда им это удобно. Живые осьминоги иногда захватывают ампутированное щупальце, и они, кажется, охотнее делают это, когда щупальце не было ранее их собственным.

Хохнер и его коллеги еще не выявили активное вещество в самоизбегающем поведении животных, но они говорят, что это еще одна демонстрация интеллекта осьминога. Стратегия самоизбегания может даже найти свой путь в дизайне биоинспирированных роботов.

«Мягкие роботы обладают тем преимуществом, что они могут изменять свое тело», говорит Нешер. «Это особенно выгодно в незнакомой среде с множеством препятствий, которые можно обойти только с помощью гибких манипуляторов – такой, как внутренняя среда человеческого организма».

Исследователи делятся своими находками с проектом STIFF-FLOP Европейской Комиссии, направленном на разработку гибкого хирургического манипулятора в форме щупальца осьминога. «Мы надеемся и верим, что этот механизм найдет свое выражение в таких новых классах роботов и их системах управления», говорит Хохнер.