Не только ценный мех

Ястребова С.
(«ХиЖ», 2018, №4)

Европейские кролики были и научными героями, и экологическими злодеями, и беззащитными жертвами пищепрома, и милыми домашними зверушками. Все это верно и сейчас.


pic_2018_04_22.jpg

Фото: Nikki Gibson / flickr.com


Сегодня европейских кроликов (Oryctolagus cuniculus) ввиду внушительных размеров редко используют как подопытных — дорого содержать, да и места им надо больше, чем мышам или крысам. Если масса домовой мыши (именно представителей этого вида чаще всего применяют в физиологических и поведенческих исследованиях) не превышает 50 граммов, а крысы могут весить почти килограмм, то кролик находится в одной весовой категории с домашними кошками — правда, не слишком упитанными. Впрочем, многое зависит от того, о каких породах этих животных мы говорим. Домашние кролики очень разнообразны и по размеру, и по окрасу — скажем, далеко не все из них сохранили серо-бурую окраску своих диких собратьев.

Еще одно, пожалуй, главнейшее отличие кроликов от крыс и мышей — их систематическое положение. Хотя кролики весьма похожи на грызунов, принадлежат они к отряду зайцеобразных. Помимо внешних признаков, на близость кроликов к зайцам указывает число резцов в их верхней челюсти. Их не два, как у грызунов и большинства других млекопитающих, а две пары. Одна, покрупнее, хорошо видна, когда животное открывает рот. Вторая, включающая зубы помельче, прячется за первой. (Другой пример обманного сходства с грызунами — пищухи: на зайцев они непохожи, но относятся именно к зайцеобразным.)

Кролики весьма неприхотливы. Об этом говорит хотя бы тот факт, что из Европы они — правда, не без помощи человека — за последние три с половиной века распространились по всем континентам, кроме Антарктиды. В большинстве случаев в их распространении виноваты моряки. Они брали зверьков с собой, чтобы использовать в качестве мясной пищи, и оставляли по несколько особей на островах, которые посещали, чтобы при возвращении туда экипажам было что есть.

Конечно, далеко не везде появление кроликов приводило к катастрофам. Но в Австралии, как и в Новой Зеландии, они принесли много вреда. Не имея естественных врагов, они быстро расплодились, уничтожив немалую часть растительности и вытеснив своих более примитивно устроенных конкурентов — травоядных сумчатых. Вдобавок кролики переносили массу болезней, чем подрывали здоровье местной фауны. В конечном счете их не то что разрешили отлавливать и уничтожать, а даже поощряли тех, кто этим занимается. Взять под контроль кроличье нашествие все же удалось, однако на сайтах, посвященных инвазивным (распространившимся за пределы естественных мест обитания) видам, по-прежнему можно найти списки мер борьбы с этими зайцеобразными. Кроме того, во многие страны за пределами ЕС европейских кроликов ввозить нельзя.


Не рыба, но мясо

pic_2018_04_23.jpg

Фото: Amy Jett / flickr.com

История одомашнивания кроликов, еще недавно вполне однозначная и многими признаваемая, в начале 2018 года получила неожиданный поворот. Согласно наиболее распространенной версии, люди начали содержать европейских кроликов в хозяйствах примерно в 600 году нашей эры или даже чуть позже. Животных из популяций диких кроликов Иберийского полуострова (кстати, они пасутся там и в наши дни) стали «брать домой» французские монахи. Делали они это в первую очередь потому, что папа Григорий I разрешил питаться новорожденными крольчатами в некоторые дни поста, объявив их рыбой. К XII веку «рыбный деликатес» добрался и до Великобритании.

Тщательный анализ исторических документов и археологических находок, проведенный учеными из Оксфордского университета («Trends in Ecology and Evolution», 2018, 33, 3, 149—152, doi: 10.1016/j.tree.2017.12.009), показал, что история с переходом кроликов в разряд рыб не только звучит неправдоподобно. Она и вправду не имела места в реальности.

Авторы работы обратили внимание на то, что кости одомашненных кроликов в раскопках VII–XI веков на территории Европы находят крайне редко и заметных различий в морфологии костей средневековых и современных представителей вида нет — как и в их генах. Существенная разница между скелетами диких и домашних кроликов появляется не ранее XVIII века. Почему такое возможно, ведь блюда из кроликов готовили и до эпохи Просвещения? Скорее всего, дело вот в чем. Долгое время люди не разводили кроликов специально, а просто ловили их. Может, диких животных этого вида было так много, что держать их еще и в подсобных хозяйствах не имело практического смысла. Соответственно, приспособлений для совместной жизни с человеком не возникало, потому что никакой совместной жизни не было. Ну а кроме того, одомашнивание — это не то, что происходит одномоментно. Стало быть, изменения в костях и прочих системах органов накапливаются постепенно. Невозможно поставить рядом два скелета кроликов и с полной уверенностью сказать: «Вот это — дикий, а вот это уже одомашненный». И не потому, что такую пару не нашли, а потому, что ее не существует.

А что со свергающим зоологические устои заявлением папы Григория I? Похоже, что его просто не было. Ни в одном из сохранившихся манускриптов, содержащем слова этого папы римского, кролики не упоминаются. А легенда о том, что он счел новорожденных кроликов рыбами, возникла из-за невнимательности переписчиков или ранних исследователей исторических документов. Авторы описываемого исследования предполагают, что кто-то перепутал этого папу с его современником святым Григорием Турским. Но и в записках святого нет утверждения, что крольчата — это рыбы.

История с одомашниванием кроликов — поучительный пример того, как важно проверять и перепроверять каждый факт. К медицине он, правда, не имеет отношения.


Долговременная потенциация

pic_2018_04_24.jpg

Фото: Hector de Pereda / flickr.com

Теперь ближе к современности. Через века после того, как европейцы приручили кроликов, нейрофизиологи стали использовать этих зайцеобразных в экспериментах. В частности, 20–40 лет назад сотрудники кафедры высшей нервной деятельности биологического факультета МГУ тщательно изучили работу зрительной системы кроликов, а также их способность к выработке условных рефлексов.

Не умаляя значения работ отечественных исследователей, стоит сказать, что главнейшую роль в науках о мозге кролик сыграл не в СССР. Самое важное, что показало изучение кроличьего мозга, — это долговременная потенциация, то есть усиление реакции нейронов в ответ на определенную комбинацию сигналов и/или их параметров, длящееся несколько часов и даже дней. Открыли ее норвежец Терье Лёмо и его британский коллега Тимоти Блисс во время совместной работы в лаборатории Пера Андерсена в Университете Осло в 1973 году. Они сосредоточили внимание на гиппокамповой формации — древнем участке коры мозга, который по размеру и форме нейронов, плотности расположения клеток и их функциям можно поделить всего на несколько частей. В их число входит и зубчатая извилина, клетки которой достаточно хорошо различимы. Идущие к ним нервные волокна служат входом сигналов, а отростки самих нейронов зубчатой извилины — выходом, по которому возбуждение от этой части гиппокамповой формации передается другим группам клеток.

Блисс и Лёмо изготовили проволочные электроды для электрической стимуляции входа — нервных волокон, а тонкие стеклянные — для регистрации сигналов от выхода — отростков клеток зубчатой извилины. Здесь стоит упомянуть, что электроды записывали сигналы сразу всех клеток, находившихся близко к ним, а не отдельных нейронов. Изначально электроды стимулировали вход с небольшой частотой. На такие сигналы нейроны зубчатой извилины реагировали слабо. Это означает, что только небольшой их процент выдавал ответы на редкую стимуляцию. Зато когда стимуляция по входу шла с большей частотой, активировался куда больший процент нейронов зубчатой извилины. Поэтому амплитуда их суммарного ответа была выше. После многократной подачи высокочастотных сигналов вырос и суммарный ответ клеток на слабую стимуляцию. Такое усиление могло держаться десять часов и более, поэтому его и назвали долговременной потенциацией: клетки зубчатой извилины стали более чувствительными к любым сигналам, так как они запомнили, что стимулы приходят часто, и в ответ на них надо постоянно действовать.

Хотя авторы описанного исследования были первооткрывателями долговременной потенциации и их классическую статью 1973 года цитируют часто, гораздо более известен другой пример этого явления — работа американцев Томаса Брауна и Германа Баррионево, вышедшая десятилетием позже («Proceedings of the National Academy of Sciences», 1983, 80, 23, 7347—7351, doi: 10.1073/pnas.80.23.7347, полный текст в PDF). В качестве модельного объекта эти авторы выбрали срезы гиппокампа мозга крыс (конкретно поле СА1 в нем), а за основу схемы своих экспериментов взяли концепцию канадца Дональда Хебба.

Представим себе нейрон, у которого два источника информации (два входа) и один аппарат для подачи сигналов (выход). Один вход присылает более сильные импульсы, чем другой, то есть мощнее стимулирует наш нейрон. Стало быть, и отвечать на стимуляцию по сильному входу нейрон будет весьма часто. По другому входу приходят сигналы слабее. Порой их даже не хватает, чтобы вызвать ответ нейрона. Пока два входа работают независимо, клетка будет неохотно реагировать на информацию со слабого входа и с гораздо большей вероятностью — на данные от сильного входа. Но если сразу после стимуляции клетки по слабому входу подавать импульс с сильного (и много раз повторить эту комбинацию), в какой-то момент нейрон начнет активироваться даже от сигналов со слабого входа, которые изначально не имели для него практического значения. Это похоже на условный рефлекс, только на уровне одной клетки. Роль условного, изначально безразличного, сигнала (павловской лампочки) играет импульс от слабого входа, а роль безусловного, важного для животного (тарелки с хлебом и костной мукой), — импульс от сильного входа. В какой-то момент нейрон запоминает, что за сигналом поменьше всегда следует более интенсивный, а значит, нет смысла его дожидаться, и надо реагировать.

Сочетание стимуляции по сильному и слабому входам многократно повторили, а затем перестали задействовать сильный вход, оставив в качестве источника сигналов для CA1 только слабый. И — в полном соответствии с предсказаниями модели Хебба — теперь нейроны CA1 давали на слабую, низкочастотную стимуляцию суммарный ответ амплитудой не ниже, чем на сильную, высокочастотную!

Позже долговременная потенциация была открыта и в других полях гиппокампа и многих не связанных с ним участках головного мозга. А для модели Хебба нашли даже прямое воплощение — не целое поле нейронов, а отдельные клетки. Нейроны, реагирующие на стимуляцию по сильному и слабому входу описанным выше образом, присутствуют, например, в ганглиях (скоплениях нервных клеток) всем известных съедобных улиток-эскарго. Они крупные и обладают индивидуальными внешними особенностями, благодаря чему на них сравнительно просто изучать механизмы обучения на клеточном уровне.

Однако не важно, на чем изучают долговременную потенциацию. Главное, что сейчас уже практически нет сомнений: это один из базовых механизмов обучения и памяти и именно так эти процессы проявляются на клеточном уровне. Сейчас долговременная потенциация моделируется в основном на крысах и мышах. Но у истоков изучения этого явления стояли именно кролики.



Эта статья доступна в печатном номере "Химии и жизни" (№ 4/2018) на с. 22 — 24.

Разные разности

12.09.2018 18:00:00

Сотрудники геологического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова провели исследования арктического кратера на полуострове Ямал, выяснили причину его образования и открыли новое геологическое явление, ранее известное только для ледяных планет и планетоидов.

>>
07.09.2018 10:00:00

Сотрудник кафедры зоологии позвоночных МГУ имени М.В. Ломоносова в ходе международной экспедиции нашёл и описал новый вид тонконогих чесночниц. Вид назвали Leptobrachium tenasserimense.

>>
04.09.2018 10:00:00

...возможно, на Марсе есть подледное озеро жидкой воды шириной 20 км...


...редактирование геномов с помощью CRISPR-Cas9 может вызывать обширные делеции и геномные перестройки, затрагивающие многие тысячи нуклеотидов и потенциально патогенные...


...гугл-очки с функцией распознавания эмоций по выражению лица снижают проявления аутизма у детей...


>>
31.08.2018 10:00:00

Однозначно ответить на вопрос, какая сила позволяет паукам летать на своей расправленной паутине, никто не может почти двести лет. Похоже на электрическое явление, но никто пока что не собрался изучить связь паука с электричеством. Этот промах исправили Эрика Морли и Дэниэл Роберт из Бристольского университета.

>>
29.08.2018 13:00:00

Ответ на вопрос, заданный в заголовке, искали орнитологи во главе с Мартином Найфеллером из Базельского университета. Правда, не для всех птиц, а для тех, что уничтожают вредителей садов и огородов.

>>