Толстопалые гекконы поиграли с парящим ошейником в невесомости
Толстопалые гекконы Тернера (Chondrodactylus turneri) проявляют игровое поведение в условиях невесомости, взаимодействуя со сторонними предметами и собственной сброшенной кожей. Это выяснили российские ученые, проанализировав поведение животных во время экспериментов на российском космическом аппарате Бион-М №1, который находился на орбите с апреля по май 2013 года. В отличие от игр в невесомости, в условиях земной гравитации игры гекконов ограничивались краткими манипуляциями с предметами, пишут авторы в Life Sciences in Space Research.
Условия микрогравитации (например, на борту МКС) достаточно заметно влияют на физиологию человека. В частности, например, это касается головного мозга: в прошлом году ученые обнаружили, что долгое пребывание в невесомости может изменить структуру белого вещества. По сути, физиологические изменения должны сказываться и на поведении, а в особенности это, разумеется, касается моторной активности. Эксперименты, посвященные этому, часто проводятся с участием животных: например, недавно ученые выяснили, что молодые мыши на МКС через 7–10 дней после начала миссии начинают бегать кругами, но делали так только молодые животные.
В своей работе ученые под руководством Сергея Савельева из Научно-исследовательского института морфологии человека сосредоточились на гекконах: 15 представителей вида Chondrodactylus turneri провели на станции Бион-М №1 в 2013 году месяц по несколько особей в отдельных клетках. В начале миссии на шею гекконов надели мягкие ошейники. Рептилий содержали в стандартных условиях (так же, как и на Земле), а в конце миссии проанализировали видеозаписи, сделанные в клетках.
Одной особи в самом начале эксперимента удалось снять с себя ошейник: это позволило ученым изучить, как животные в одной из клеток будут взаимодействовать с новым объектом. Ученые обнаружили, что, несмотря на довольно враждебное и избегающее изначальное отношение к парящему ошейнику, через несколько дней после начала наблюдений животные начали проявлять к нему интерес, демонстрируя так называемое игровое поведение: оно характерно не только для некоторых рептилий, но и для многих млекопитающих, включая приматов.
Играли гекконы с ошейником на протяжении практически всей миссии. Ученым удалось заметить как простые манипуляции (подталкивание ошейника носом), так и более сложные (например, гекконы просовывали мордочку в ошейник и покачивались). Во время миссии гекконы также сбросили старую кожу: ученые заметили, что животные играют и с ней тоже.
Игровое поведение гекконов в условиях невесомости сравнили с поведением в контрольной группе. Оказалось, что в условиях земной гравитации части кожи не интересовали животных так, как в условиях микрогравитации: из-за того, что куски кожи не летали по клеткам, игровое поведение ограничивалось теми периодами, когда они с ними сталкивались и были очень короткими (менее десяти секунд).
Несмотря на то, что для рептилий игровое поведение характерно, распространенным оно до сих пор считалось только среди крупных представителей этого класса. Ученые, таким образом, показали, что в определенных условиях проявлять такое поведение могут и мелкие представители — например, гекконы — даже в том случае, если в привычных условиях оно для них нехарактерно.
Недавно закончилось крупное близнецовое исследование с участием американского астронавта Скотта Келли, который провел на МКС 340 дней, и его брата-близнеца Марка. Прочитать о том, что удалось выяснить ученым, вы можете в нашем материале «Эксперимент близнецов».
Елизавета Ивтушок
И помогли начать половой акт
Американские ученые выяснили, что тельца Краузе в половом члене и клиторе мышей возбуждаются при легких прикосновениях и механических вибрациях с частотой 40-80 герц. Специфические для этих рецепторов нейроны в спинальных ганглиях передают информацию в серую спайку спинного мозга в пояснично-крестцовом отделе. Мыши без телец Краузе с трудом начинали половой акт, а самцы реже достигали эякуляции, что говорит об их важной роли в сексуальном поведении. Препринт работы опубликован на сайте bioRxiv.org. Кожа человека хорошо иннервирована: по всему телу располагаются рецепторы, которые представлены как свободными нервными окончаниями, отвечающими за основную перцепцию прикосновений, температуры и боли, так и нервными окончаниями, заключенными в капсулу. Считается, что они ответственны за перцепцию специфических воздействий. Например, тельца Пачини воспринимают грубое механическое давление, а тельца Руффини — растяжение. Долгое время считалось, что колбы Краузе в надсосочковом слое дермы специфически воспринимают холод, однако дальнейшие исследования этого не подтвердили. При этом еще в конце XIX века Вильгельм Краузе, который впервые описал эти рецепторы, обнаружил их в губах, языке и гениталиях человека. В половом члене и клиторе они выглядят иначе (в этих местах они называются тельца Краузе, или генитальные тельца): они имеют цилиндрическую форму и содержат простые окончания (в коже волокна чаще свернуты в клубочек). Однако до сих пор не до конца ясна их роль и специфика перцепции. Дэвид Джинти (David Ginty) с коллегами из Гарвардской медицинской школы исследовали физиологию телец Краузе у мышей. С помощью окрашивания нейрофиламента-200 и белка S100 (первый отражает нервные волокна крупного калибра, а второй — терминальные шванновские клетки), они обнаружили в гениталиях самок мышей высокую плотность телец Краузе по всему клитору, но при этом они отсутствовали в ткани влагалища. В гениталиях самцов тельца наблюдались по всей головке полового члена и внутренней поверхности крайней плоти. Несмотря на разные размеры женских и мужских гениталий, общее количество телец Краузе в клиторе и пенисе было сопоставимым. Таким образом, плотность телец Краузе была в 15 раз больше в клиторе, чем в головке полового члена. Затем с помощью генетических исследований ученые выяснили, что в тельцах Краузе располагаются чувствительные отростки двух групп нейронов спинальных ганглиев пояснично-крестцового отдела: TrkB и Ret. Кроме того, дальнейший анализ показал, что отростки этих нейронов специфически образуют тельца Краузе (им не удалось найти в них чувствительные волокна от других нейронов). Информация от этих нейронов далее следует в заднюю часть серой спайки спинного мозга, которая находится около центрального канала, в пояснично-крестцовом отделе спинного мозга. Благодаря оптогенетическим методам и механическому воздействию удалось выяснить, что волокна нейронов TrkB и Ret являются А-волокнами, то есть хорошо миелинизированными волокнами со скоростью передачи импульса 3-11 метров в секунду. Кроме того, у волокон нейронов TrkB были низкие пороги механического возбуждения, быстрая адаптация и точная синхронизация по фазе для каждого цикла механических колебаний. При этом волокна нейронов Ret демонстрировали более высокие пороги механического возбуждения. Обе группы нейронов активно реагировали на вибрации с частотой 40-80 герц. Затем ученые исследовали, как тельца Краузе могут влиять на сексуальное поведение мышей. Они обнаружили, что прямая оптогенетическая стимуляция полового члена (десять герц, импульс две миллисекунды в течение 20 секунд) у мышей, которым в тельца Краузе (нейроны TrkB) внедрили опсины, приводила к эрекции у 6 из 10 животных. У контрольных мышей без опсинов эрекции не наблюдалось. Рефлекторные реакции на оптогенетическую стимуляцию телец Краузе нейронов Ret не тестировались, поскольку их было сложно промаркировать опсинами. Хотя у самцов, у которых не было телец Краузе, не наблюдалось проблем с эрекцией, у них были проблемы с введением полового члена во влагалище: они дольше начинали этот процесс и хуже его осуществляли. Кроме того, меньшее количество самцов без телец Краузе достигли эякуляции по сравнению с контрольной группой. У самок потеря телец Краузе также сопровождалась проблемами с началом полового акта. Таким образом, команда Джинти впервые так подробно описала структуру и физиологию телец Краузе в гениталиях мыши. По мнению ученых их результаты можно распространить и на человека, поскольку, например, вибрации с частотой 40-80 герц считаются возбуждающими и для людей. Однако у человека дополнительно необходимо исследовать влияние телец Краузе на сексуальное поведение. Об эволюции полового члена и его восприятия можно прочитать в книге Эмили Уиллингем «Парадокс пениса: Уроки жизни из мира животных» (издательство «Альпина нон-фикшн»).