• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
08.03.2022
Даниил Сухинов
29 614

Микроскопические черви оказались способны принимать сложные решения

3.9

Ученые потратили десятилетия, пытаясь ответить на вопрос, как животные принимают решения, сосредоточив все внимание на нейронах и их связях в мозге. Американские исследователи использовали иной подход: проанализировали поведение животных, а именно — нематод. К их удивлению, крошечные черви, задействуя всего 302 нейрона, оказались способны выбирать стратегию действия, учитывая множество факторов.

Взрослые особи Caenorhabditis elegans покидают бактериальное пятно / © Quach K.T., et al., Current biology, 2022 / Автор: Андрей Чернов

Животные с разнообразным рационом должны адаптировать свои пищевые приоритеты к широкому спектру условий окружающей среды. Эта проблема оптимизации рациона особенно сложна для хищников, которые конкурируют с жертвой за общий источник пищи. Хотя конкуренция «хищник — жертва» в природе распространена и экологически значима, задача отделения хищнических и конкурентных мотивов нападения хищника на жертву-конкурента по-прежнему далека от решения.

Желая продвинуться в ее решении, ученые из Института биологических исследований Солка (США) использовали новый подход к оценке мотивации и когнитивных способностей животных в системе «хищник — жертва». Более того, на примере микроскопических червей (нематод) авторы показывают, что возможность принятия сложных решений может быть закодирована в относительно небольших биологических и искусственных нейронных сетях. Статья с результатами исследования опубликована в журнале Current Biology.

«Наше исследование показывает, что вы можете использовать простую систему, такую как червь, для изучения чего-то сложного, например целенаправленного принятия решений. Мы также продемонстрировали, что поведение может многое рассказать о том, как работает мозг, — поясняет старший автор исследования Шрикант Чаласани (Sreekanth Chalasani), доцент Лаборатории молекулярной нейробиологии Института биологических исследований Солка. — Даже простые системы, такие как черви, имеют разные стратегии поведения и могут выбирать между ними, решая, какая лучше всего подходит в конкретной ситуации. Это обеспечивает хорошую основу для понимания того, как такие решения принимаются в более сложных системах, например у людей».

Краткое графическое описание двух стратегий хищника Pristionchus pacificus / ©Quach K.T., et al., Current biology, 2022

Исследование проводили на примере взаимодействия двух крошечных (не более миллиметра в длину) круглых червей, или нематод: хищника Pristionchus pacificus и жертвы Caenorhabditis elegans. Поедая червя-жертву либо защищая свой источник пищи (бактерий), хищный червь P. pacificus полагается на «укусы» своеобразным ротовым аппаратом. Ученые поставили задачу определить намерения червя в момент, когда он «кусает» жертву C. elegans, неспособную ответить на агрессию.

Исследователи обнаружили, что P. pacificus во время поиска пищи выбирает между двумя стратегиями при укусе своей жертвы и конкурента — червя C. elegans: во-первых, хищнической стратегией, при которой цель укуса — убить и съесть жертву; во-вторых, территориальной стратегией, когда укус используется для отпугивания C. elegans от источника пищи (бактерий).

P. pacificus легко убивает личинок C. elegans / ©Quach K.T., et al., Current biology, 2022

Выяснилось, что P. pacificus взвешивает затраты и выгоды от нескольких потенциально возможных результатов действия — поведение, характерное для позвоночных с миллионами и миллиардами нейронов, но совершенно неожиданное для червя с сетью всего из 302 нейронов. Так, P. pacificus выбирает стратегию хищничества против личинок C. elegans, которых легко убить всего за укус. В то же время против взрослых особей C. elegans, которых трудно убить (понадобится около шести часов и 25 укусов) и которые легко избегают укусов P. pacificus, хищник предпочитает территориальную стратегию.

Взрослые особи C. elegans убегают от P. pacificus после укуса / ©Quach K.T., et al., Current biology, 2022

«Ученые всегда предполагали, что черви были простыми: когда P. pacificus кусает, мы думали, что это делается с единственной хищнической целью, — отметила ведущий автор Кэтлин Квач (Kathleen Quach), научный сотрудник Лаборатории молекулярной нейробиологии Института биологических исследований Солка. — На самом деле, P. pacificus универсален и может использовать одно и то же действие, кусая C. elegans, для достижения различных долгосрочных целей. Я была удивлена, обнаружив, что P. pacificus способен использовать то, что казалось неудавшимся хищничеством, для успешных и целенаправленных действий по защите своего источника пищи».

В дальнейших исследованиях ученые планируют определить, какие из расчетов затрат и выгод P. pacificus фиксированные, а какие гибкие. Они надеются, что подобные работы помогут еще больше узнать о молекулярных основах принятия решений.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
11 мая
Редакция Naked Science

Мохаммад Х. Аттаран (Mohammad H. Attaran) — концепт-дизайнер и цифровой художник, работающий в Великобритании. В своих проектах он сочетает эстетику научной фантастики с элементами, вдохновлёнными природой, особенно анатомией насекомых. Его машины, мехи и транспортные средства выглядят одновременно инопланетно и инженерно достоверно. Ну или почти.

Вчера, 08:54
Сеченовский Университет

Исследователи Сеченовского Университета вместе с коллегами из Венского медицинского университета обнародовали технологию создания нового класса рекомбинантных вакцин, предназначенных для лечения аллергии на кошек.

11 часов назад
Evgenia

На Большом адронном коллайдере ученые почти сталкивали на высоких скоростях ядра свинца и получили при этом следовые количества золота. Исследователи собрали данные об этом процессе на детекторе ALICE.

11 мая
Редакция Naked Science

Мохаммад Х. Аттаран (Mohammad H. Attaran) — концепт-дизайнер и цифровой художник, работающий в Великобритании. В своих проектах он сочетает эстетику научной фантастики с элементами, вдохновлёнными природой, особенно анатомией насекомых. Его машины, мехи и транспортные средства выглядят одновременно инопланетно и инженерно достоверно. Ну или почти.

9 мая
Татьяна

Исследуя генетическое происхождение мужского населения Нидерландов, ученые заметили географические особенности распределения гаплогрупп. Теперь, чтобы их объяснить, проанализировали Y-хромосомы сотен человек, начиная с раннего Средневековья, в сравнении с геномами современного населения страны. Авторы рассчитывали обнаружить непрерывность популяций, однако столкнулись с неожиданными сложностями.

Вчера, 09:09
Полина Меньшова

Когда пальцы долго находятся в воде, кожа на них начинает морщиться. Из-за чего и по какому принципу это происходит, долгое время известно не было. Однако специалисты по биомедицине из США нашли ответы на оба вопроса.

6 мая
Редакция Naked Science

Да, с волосами и люком все так. У космонавта Суниты Уильямс волосы на МКС плавали свободно, а у Кэти Пэрри и прочих в полете 14 апреля 2025 года — нет. Но это не значит, что суборбитального космического полета первого чисто женского экипажа не было или что он был инсценировкой. Причем, в общем-то, чтобы понять это, даже не нужно обладать специальными знаниями.

16 апреля
Андрей

Многие знают, как популярны сувениры из окаменелостей — зубы древних акул или полированные панцири аммонитов. Но чем реже встречаются такие артефакты, тем они ценнее, то есть на них можно много заработать. И это проблема для палеонтологов. Американский специалист по тираннозаврам оценил ущерб, который нанесла коммерческая добыча костей T. rex и подсчитал среднюю цену таких образцов. Оказалось, больше половины найденных тирексов находится в частных руках, а значит, для науки они недоступны или ненадежны.

6 мая
Березин Александр

Мощнейшее отключение электроэнергии за последние 20 лет истории Европы случилось уже неделю назад, а испанские власти пока так и не объявили о его причинах. Это логично: как мы покажем ниже, ответ на вопрос, кто виноват, получится очень неполиткорректным. И, более того, противоречащим линии правящей в Испании партии. Но мы живем за тысячи километров от нее, поэтому можем себе позволить аполитичный анализ случившегося. Так что же произошло на самом деле и каковы наши шансы увидеть подобное у себя дома?

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий
Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Закрыть
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно