1110
Шкіра кальмара виявилася напрочуд схожою на частину людського вуха. Як повідомляє нове дослідження в журналі Current Biology, усе тіло цих тварин вкрите клітинами з крихітними волосоподібними виростами, подібними до тих, що всередині людського вуха сприймають коливання хвиль. Це відкриття не лише змінює уявлення про чутливість кальмарів до рухів води, а й може підказати нові підходи до вивчення нашого власного слуху.
Про роботу розповідає матеріал на ScienceAlert, де пояснюється, що ці структури вух людини й кальмарів виконують схожу загальну функцію — уловлювати інформацію, яка переноситься хвилями. У людей волоскові клітини допомагають розрізняти музику, голоси чи сигнал автомобіля. Для кальмарів вирішальними є деталі руху води: ривок здобичі, гуркіт далекого берега, тяга течії.
Від людського вуха до кальмарів
Браян МакДермотт (Brian McDermott) з Університету Кейс Вестерн Різерв є отоларингологом — фахівцем із внутрішнього вуха, носа та горла. Як медичний дослідник він спершу намагався розібратися в механізмах людського слуху й глухоти. Вивчаючи походження спеціалізованих волоскових клітин, що «приносять музику у наші вуха», він дійшов до довгоперого прибережного кальмара Doryteuthis pealeii — істоти, відокремленої від людей сотнями мільйонів років еволюції.
За словами вченого, кальмари — це головоногі молюски з дуже різноманітною популяцією волоскових клітин на поверхні тіла. Вони можуть допомогти зрозуміти не лише те, як саме ці тварини вловлюють рух води й виживають, а й те, як працює слух людини та як виникає глухота.
Варто підкреслити, що йдеться не про волосся, яке росте з фолікулів на шкірі. Волоскові клітини — це сенсорні клітини з тонкими виростами, які реагують на механічні коливання. У всіх наземних хребетних, окрім риб, такі клітини зустрічаються лише всередині органів слуху.
Як працюють волоскові клітини в людському вусі
Для наземних хребетних волоскові клітини критично важливі для слуху. Вони вистилають внутрішню поверхню завитки — спірального, заповненого рідиною органа, що зовні нагадує мушлю равлика. Коли звукові хвилі в повітрі досягають людини, вони змушують вібрувати барабанну перетинку, а далі — ланцюжок дрібних кісточок у вусі. Ці рухи перетворюються на хвилі в рідині завитки.
Саме на ці хвилі налаштовані волоскові клітини. Їхні вирости коливаються в рідині, і ця механічна деформація перетворюється клітиною на електричний сигнал, що передається до мозку. На цьому етапі ми й сприймаємо звук.
При цьому всередині людського вуха не всі волоскові клітини однакові. Деякі мають пучки довгих виростів і краще реагують на низькі частоти, інші мають коротші «волоски» й оптимально сприймають високі звуки.
Риби, латеральна лінія та морські тварини
На цьому тлі вирізняються риби, у яких волоскові клітини є й на поверхні тіла — у спеціальному органі, що називається латеральною лінією. Інші морські істоти, зокрема кальмари, також мають латеральні лінії.
Оскільки океанські мешканці все життя перебувають у воді, їхні оточуючі хвилі вже передаються рідиною. На відміну від наземних тварин, їм не потрібно «перекладати» коливання з повітря в рідину: волоскові клітини можуть безпосередньо вловлювати рух води. У риб при цьому довжина цих виростів переважно однакова.
Кальмари ж, судячи з нових даних, еволюціонували до більш різноманітних і спеціалізованих волоскових клітин, схожих за різноманітністю з нашими.
Карта волоскових клітин на тілі кальмара
Команда МакДермотта дослідила тіла кількох щойно вилуплених кальмарів, використовуючи метод світлолисткової мікроскопії. Завдяки цьому прийому волоскові клітини випромінювали світло на зображеннях, що дозволило створити детальну «карту» їхнього розташування.
Дослідники несподівано виявили, що волоскові пучки організовані у два типи структур: раніше описані лінійні ряди та широкі регіональні поля, які вчені запропонували називати «полями латеральної лінії». Подібні структури раніше чітко не описувалися ні в кальмарів, ні в риб.
Анатомічне положення цих полів і різна довжина волоскових пучків натякають, що окремі латеральні лінії можуть сприймати різні типи стимулів. Наприклад, на мантії кальмара пучки були дуже короткими, тоді як на ділянці латеральної лінії на голові — значно довшими.
На думку авторів, результати свідчать, що вся поверхня кальмара складно «прикрашена» різними латеральними лініями, які, ймовірно, реєструють конкретні типи локальних рухів води.
Модель для вивчення людського слуху
Хоча сама по собі чутливість кальмарів до руху води вже вражає, головний інтерес МакДермотта — медичний. Він вважає, що кальмари можуть стати корисною моделлю для розуміння того, як працює людський слух і чому він іноді втрачається.
Часто, коли дитина народжується глухою або в людини втрачається слух протягом життя, пошкодженими виявляються саме волоскові пучки цих клітин. Тому команда розглядає дослідження волоскових структур кальмара як перспективний шлях до кращого розуміння механізмів втрати слуху в людини.
Робота опублікована в Current Biology і додає ще одну ланку до уявлення про те, як дуже віддалені в еволюційному сенсі істоти можуть мати подібні сенсорні рішення для розпізнавання хвиль у своєму середовищі.
Учені виявили на шкірі кальмарів сенсорні клітини, схожі на наш слух з’явилася спочатку на Цікавості.
