У теплих водах Карибського басейну коробчасті медузи обережно ухиляються від коріння мангрових заростей, полюючи на дрібних ракоподібних. Незалежно від того, чи вода каламутна, чи прозора, крихітні істоти (розміром приблизно з виноградину) не натикаються на коріння, яке може легко поранити їхні м’які тіла. Це може здаватися не надто дивним, якщо не враховувати того, що у цих створінь немає мозку.
І хоча медузи Tripedalia cystophora є одними з небагатьох видів, які мають очі, у них вони надзвичайно прості. Цікаво, що ці тварини придумали, як плавати навколо коріння, навіть якщо через низьку прозорість води їх важко побачити. Отже, як вони це роблять? Біолог з Копенгагенського університету Андерс Гарм зазначає: “Гіпотеза полягала в тому, що їм потрібно цьому навчитися. Коли вони повертаються в ці середовища існування, вони мають дізнатися: яка сьогодні якість води? Як змінюється контраст сьогодні?”
Тепер Гарм та інші дослідники кажуть, що підтвердили це припущення: істоти без мозку здатні до навчання, попри відсутність у них центральної нервової системи. Вони поділилися своїми висновками в новій статті, опублікованій у журналі Current Biology.
Вчених не здивувало те, що карибська коробчаста медуза — менший, несмертельний аналог смертоносної австралійської медузи — могла вчитися. Але під час серії експериментів вони були шоковані тим, як швидко тварина могла змінити свою поведінку — медузи навчалися за лічені хвилини.
Щоб краще зрозуміти когнітивні здібності медуз, вчені відтворили їх природне середовище в лабораторії. Спочатку дослідники вистелили внутрішню частину маленького відра зображеннями вертикальних смуг, що чергуються. В одному сценарії смуги були висококонтрастними чорно-білими, які мали імітувати коріння мангрових дерев у чистій воді. В іншому смуги були сіро-білі, що мало нагадувати коріння в каламутній воді.
Вони наповнювали резервуари, кидали туди медуз і записували їхні реакції протягом семи з половиною хвилин. Як і очікувалося, у відрі з найбільшим контрастом медузи легко уникли зіткнення зі стінкою. Однак у каламутній воді істоти спочатку наштовхнулися на стіну, імовірно тому, що вони не могли добре бачити сірі смуги. Але їм було потрібно зовсім трохи часу, щоб змінити свою поведінку.
За словами дослідників, менш ніж за вісім хвилин вони навчилися уникати натикання на стіну. Середня кількість зіткнень зменшилася з 1,8 до 0,78 за хвилину, а середня відстань від стінки резервуара зросла з приблизно 2,5 сантиметра до 3,6 сантиметра.
У фінальному сценарії вони помістили медузу у відро без смуг — лише суцільна сіра стіна. При цьому істоти неодноразово стикалися зі стіною і ніколи не змінювали своєї поведінки. Електрофізіолог з Кільського університету Німеччини та співавтор дослідження Ян Білецький зазначає: “Не було жодної візуальної підказки, тому вони нічого не дізналися. Вони просто натикалися на щось і не реагували… Тільки коли вони мали комбінацію візуальної стимуляції та механічної стимуляції, вони могли чогось навчитися.”
Потім дослідники перевірили, як зір впливає на навігацію медуз. Коробчасті медузи мають чотири центри зору, відомі як ропалії, і кожен містить зорові нейрони та шість очей, тобто 24 очі на тварину. Під час експерименту команда видалила ропалії з медуз і поклала їх у блюдо. Вони подавали на клітини невеликий електричний імпульс, щоб імітувати медузу, що натикається на корінь мангрового дерева, показуючи на них смугасті зображення.
Приблизно через п’ять хвилин цього тренування клітини виявили зв’язок між двома подіями та почали надсилати сигнали, які змусять медузу плисти у протилежному напрямку.
На підставі результатів експериментів вчені вважають, що ропалії є місцем, де відбувається навчання. Якщо це правда, вчені все ще мізкують над тим, як чотири ропалії працюють разом, щоб створити функціонуючу систему, схожу на мозок.
Вчених цікавить, як скоординовані ці сенсорні системи та, якби одну з ропалій прибрати, чи запам’ятали б інші три вивчене медузою?
Ці експерименти надають докази того, що коробчасті медузи здатні до асоціативного навчання або процесу зв’язування двох непов’язаних подразників.
Крім того, знахідки також можуть бути доказом певної кількості короткочасної пам’яті. Це піднімає питання про можливі майбутні експерименти, які мають встановити, як довго коробчасті медузи можуть запам’ятовувати те, чого вони навчилися?
У ширшому плані відкриття може допомогти вченим зрозуміти еволюцію навчання. Медузи з’явилися в літописі скам’янілостей близько 500 мільйонів років тому, і вони, можливо, були першими істотами, які відокремилися від раннього багатоклітинного життя та почали еволюціонувати окремо. З більш практичного боку, згідно з Nature News, результати можуть виявитися корисними для розробки розумніших роботів, які розпізнають шаблони.
