Биологи выяснили, как осьминоги и кальмары чувствуют вкус своими щупальцами

Головоногие — кальмары, каракатицы, осьминоги — пользуются многочисленными щупальцами не только для того, чтобы удерживать и манипулировать объектами, но и пробовать их на вкус. При этом разные группы моллюсков выработали различные группы рецепторов, максимально подходящие к их образу жизни и способу добывания пищи. К таким выводам пришли авторы двух новых статей, опубликованных в журнале Nature.

В первой работе рассказывается об исследовании вкусовых рецепторов осьминогов. Николас Беллоно (Nicholas Bellono) из Гарвардского университета и его коллеги исследовали щупальца калифорнийских двупятнистых осьминогов Octopus bimaculoides, точнее говоря, особые анатомические структуры — «вкусовые сосочки» — на их присосках. Каждая из них была сформирована пятью цилиндрическими белками, образующими полую трубочку. В ДНК осьминогов обнаружилось 26 генов, связанных с синтезом этих белков.

Такая особенность весьма характерна для обонятельных и вкусовых рецепторов: различные комбинации множества генов позволяют синтезировать миллионы готовых белков, способные связывать разные химические вещества. Интересно, что большинство вариантов рецепторов, которые обнаруживаются у осьминогов, лучше всего детектируют терпены — жирные, вязкие соединения, склонные не растворяться в воде, а оставаться на поверхности морского дна, предметов, кожи рыб и других животных. По-видимому, это связано с их образом жизни: осьминоги держатся ближе ко дну и активно ощупывают все объекты, с которыми взаимодействуют, тут же пробуя их на вкус и распознавая.

Вторая статья Беллоно и его соавторов посвящена происхождению вкусовых рецепторов щупалец головоногих. Для этого ученые исследовали такие белки у кальмаров Sepioloidea lineolata: выяснилось, что они адаптированы для быстрого распознавания горького вкуса. Это также отражает их образ жизни и способ охоты: в отличие от осьминогов, кальмары склонны активно плавать в толще воды и ловить добычу, быстро выбрасывая щупальца к ней. Чтобы тут же определить ценность, важно сразу зарегистрировать именно вещества, которые мы обычно связываем с горьким вкусом и которые сигнализируют об испорченности или ядовитости объекта.

Сравнение генов, кодирующих вкусовые рецепторы у осьминогов, кальмаров и каракатиц, показало, что те и другие возникли из модифицированных рецепторов нейротрансмиттеров — белков, которые работают в нервной системе и связывают сигнальные молекулы, передавая сигнал от нейрона к нейрону. Однако этот процесс шел у осьминогов и кальмаров независимо друго от друга, уже после того, как около 300 миллонов лет назад произошло эволюционное разделение этих групп головоногих.