Предыдущая публикация
Каково это - быть динозавром?
Новые окаменелости и аналитические данные дают беспрецедентную информацию о сенсорном восприятии динозавров. Одинокий тираннозавр вдыхает влажный воздух мелового периода, учуяв стадо трицератопсов, пасущихся в тени деревьев. Осматривая пойму, зрение хищника внезапно фокусируется. Единственный трицератопс отделился от стада и отошел на расстояние броска. Стоя неподвижно, тираннозавр планирует атаку, предугадывая точный угол, под которым должен поразить свою цель, прежде чем трицератопс сможет увернутся и примкнуть к стаду. Послеполуденная тишина нарушается, когда хищник бросается сквозь низкие ветви на опушке леса… Тираннозавр охотился на трицератопса в стольких книгах, фильмах и играх, что эта встреча стала клише. Но разворачивалась ли когда-нибудь подобная сцена в реальной жизни? Тираннозавр идентифицировал бы свою добычу по зрению или по запаху? Был бы трицератопс предупрежден громким треском ветки или остался бы безучастным, потому что не смог определить источник звука? Мог ли тираннозавр планировать свою атаку, как кошка, или он набрасывался без разбора, как акула? С тех пор, как динозавры были впервые описаны в начале 1800-х годов, палеонтологи обсуждали их интеллект, способности и сложность поведения. Ранние исследования основывались на естественных — эндокастах, которые представляют собой слепки, образующиеся, когда осадок заполняет пустое пространство в черепе. Эти слепки повторяют форму содержимого черепной коробки при жизни. Долгое время считалось, что у всех динозавров был крошечный мозг и, следовательно, незамысловатое поведение. Возможно, самый забавный пример такого взгляда на интеллект динозавров был предложен палеонтологом 19 века - Отниэлем Чарльзом Маршем, который выдвинул гипотезу, что у бронированного динозавра — стегозавра был второй мозг возле крестца в дополнение к мозгу размером с грецкий орех в черепе. Эта идея была основана на расширении позвоночного канала в форме черепной коробки возле таза динозавра. Теперь считается, что таинственное расширение представляет собой гликогеновое тело — структуру, которая накапливает богатую энергией глюкозу и находится в аналогичном положении у некоторых современных птиц. Современные палеонтологи по-прежнему не убеждены в том, что стегозавр был способен к гораздо более высокому мышлению. Но в последние годы оценка учеными когнитивных способностей некоторых других динозавров улучшилась, особенно у представителей линии теропод, давшей начало птицам. С появлением новых технологий, таких как микрокомпьютерная томография (КТ), мы теперь можем реконструировать объем и топографию поверхности мозга, не полагаясь полностью на редкие природные эндокасты, что значительно расширяет число видов, доступных для изучения. Усовершенствованная визуализация также учит нас тому, как динозавры могли использовать свой мозг. Теперь у нас есть инструменты, необходимые для ответа на вопрос о том, как, давно исчезнувшие животные воспринимали окружающий мир и что на самом деле происходило, когда хищник встречался с добычей в эпоху динозавров. Почему в данном исследовании тираннозавр оказался в спектре интеллекта между туповатым стегозавром и воронами, использующими инструменты? В нашумевшей статье, опубликованной прошлой осенью, нейробиолог Сюзана Геркулано-Хаузел из Университета Вандербильта предположила, что тираннозавр рекс был примерно таким же умным, как бабуин, — поразительный вывод, потому что приматы с их большим мозгом являются одними из самых умных животных в современном мире. Потратив долгие часы на размышления о том, как объем мозга соотносится с размером тела и что это соотношение означает для функций мозга у вымерших динозавров и птиц, мы были заинтригованы, увидев заголовки об этом исследовании. На первый взгляд мозг короля ящеров выглядит довольно маленьким по сравнению с размерами его тела. При весе в 454 грамма, мозг этого шеститонного динозавра выглядит крошечным по сравнению с 5 килограммовым мозгом африканского слона, который несмотря на то, что является самым крупным из ныне живущих наземных млекопитающих, имеет тело меньших размеров, чем тираннозавр. Сюзана Геркулано-Хаузел утверждала, что связь между размером мозга и тела не имеет значения, когда речь заходит об интеллекте. По ее словам, важно исходное количество нейронов в области передней части мозга, которая включает не только обонятельные луковицы, обрабатывающие запахи, но и сам головной мозг, где происходят высшие когнитивные функции, такие как принятие решений. Ранее ученые имели лишь неточное представление о том, сколько нейронов присутствует в мозге позвоночных, потому что у разных видов они могут быть более или менее плотно расположены в разных частях мозга. Сюзана Геркулано-Хаузель и Роберто Лент из Федерального университета Рио-де-Жанейро изобрели метод подсчета нейронов, называемый – «Методом изотропного фракционирования». В методе используется окрашивание ядер нейронов так, что они светятся и их можно проанализировать. Исследователи могут точно сосчитать светящиеся ядра в небольшом однородном образце, а затем экстраполировать общее количество нейронов в живом мозге. Используя этот метод, Сюзана и ее коллеги подсчитали, что в мозге человека насчитывается примерно 100 миллиардов нейронов, что подтверждает более ранние оценки. Метод изотропного фракционирования является передовым, но у ученых никогда не будет настоящего мозга тираннозавра, который можно было бы изучить. Вместо этого Сюзана Геркулано-Хаузел полагалась на масштабную зависимость между размером телецефалона и количеством нейронов у живых теплокровных и холоднокровных видов, включив динозавров в одно из двух уравнений, основанных на их предполагаемом метаболизме. Это масштабное соотношение сильно различается у позвоночных. У холоднокровных, (или эктотермных), видов нейроны, как правило, менее плотно упакованы, чем у теплокровных, (или эндотермных), видов. Например, данные изотропного фракционирования показывают, что у 160-килограммового нильского крокодила — около 81,5 миллиона нейронов, тогда как у 73-килограммового эму — примерно 1,3 миллиарда нейронов — почти в 16 раз больше, чем у крокодила, несмотря на то, что он вдвое меньше его. Сюзана Геркулано-Хаузел утверждает, что большинство динозавров-тероподов, вероятно, были эндотермичными и, следовательно, находились ближе к птичьему концу континуума плотности нейронов. Согласно этому предположению, мозг тираннозавра, должен был содержать около трех миллиардов нейронов, наравне с нейронами многих приматов. Тираннозавр с интеллектом примата? Тираннозавр с интеллектом примата был бы ужасающим. Однако мы думаем, что уместны некоторые предостережения. Помимо разумного предположения о том, что тероподы были эндотермичными, оценка в три миллиарда нейронов основана на нескольких других предположениях. Во-первых, вся черепная коробка была занята мозгом, что явно неверно, исходя из морфологии эндокастов тираннозавра. Ископаемые свидетельства указывают на то, что у многих динозавров такие структуры, как пазухи и кровеносные сосуды, занимали значительную часть черепной коробки. Фактический объем мозга был бы меньше, чем исходный объем эндокраниальной системы. Исследования, проведенные на современных крокодилах, предполагают, что мозг тираннозавра мог занимать всего 30 процентов от общего объема эндокраниальной системы. Также важно отметить, что разные области мозга выполняют разные функции. Некоторые из них посвящены таким базовым задачам, как регуляция дыхания, в то время как другие поддерживают различные сложные функции. Два вида с одинаковым размером головного мозга могут обладать совершенно разными когнитивными способностями. У живых видов можно определить границы между различными областями мозга с помощью таких методов, как окрашивание клеток или магнитно-резонансную томографию. Определить эти границы у динозавров гораздо сложнее, потому что все, на чем нам приходится работать, — это топология поверхности. Эми М. Баланофф, (палеонтолог, доцент кафедры функциональной анатомии и эволюции в Университете Джона Хопкинса, изучает историю эволюции мозга современных птиц), потратила значительную часть своей карьеры на составление карт костных ориентиров, которые позволяют лучше оценить объемы основных областей мозга по эндокастам. Её работа показала, что расширение головного мозга возникло у более специализированных теропод, таких как овирапторозавры и дромеозавры — линий, которые разветвлялись намного позже тираннозавридов. Напротив, более ранние тероподы, имели относительно небольшой головной мозг, при этом большая часть всего головного мозга была отведена обонятельным луковицам. Если учесть объем невральных тканей, размещенных в эндокасте, маловероятно, что у тирекса в мозге было три миллиарда нейронов. Мы согласны с тем, что тираннозавр был опытным хищником, но мы утверждаем, что он, вероятно, не был способен к продвинутому планированию или скоординированной социальной охоте, наблюдаемой у приматов. Одно из лучших преимуществ работы с эндокастами окаменелостей, полученными на основе компьютерной томографии, заключается в том, что мы можем изучать особенности мозга, не повреждая сами окаменелости. Исследуя мозг срез за срезом, палеонтолог может использовать костные ориентиры, чтобы расшифровать границы ключевых областей мозга и изолировать эти области цифровым способом. Когда мы разделяем мозг, первой структурой, с которой мы сталкиваемся, является обонятельная луковица. Форма обонятельной луковицы у динозавров и их родственников сильно различается. Обонятельные луковицы аллигатора размером с небольшую виноградину расположены на конце длинных черешков, ведущих к остальной части мозга. Обонятельные луковицы большинства птиц намного меньше; фактически, у многих видов они едва отличимые от остального головного мозга. Как следует из названия, обонятельная луковица способствует обонянию — ощущению, которое зависит от крошечных молекул. Вдыхаемые одоранты связываются с рецепторами в тканях носа, которые через нейроны связываются с обонятельными луковицами. Удивительно, но каждый рецептор вырабатывает отдельный белок-рецептор запаха, который настроен на определенные типы. Каждый из этих белков кодируется разным геном обонятельного рецептора. Секвенирование генома показало, что у птиц имеется от 182 до 688 функциональных генов обонятельных рецепторов.В недавнем исследовании Грэм Хьюз и Джон Финарелли из Университетского колледжа Дублина, исследовали обоняние динозавров. Количество генов обонятельных рецепторов у динозавров невозможно измерить напрямую, но поскольку размер луковицы коррелирует с количеством рецепторов, размеры луковицы могут служить показателем того, насколько хорошо животные могли распознавать запахи. Хьюз и Финарелли обнаружили, что в целом у динозавров были пропорционально более крупные обонятельные луковицы, чем у птиц. Среди теропод у всеядных орнитомимозавров были самые маленькие обонятельные луковицы, а у плотоядных видов - самые большие. Тираннозавр возглавил список с размерами обонятельной луковицы, соответствующими наличию более 600 генов обонятельных рецепторов. Этот показатель наравне с показателями домашних кошек и выше, чем почти у всех современных птиц...Авторы англоязычной статьи: Amy M. Balanoff, Daniel T. Ksepka. Работа со статьей: PALEO VYATKA. «T. Rex and Triceratops» - Beth Zaiken art.https://www.scientificamerican.com/artic…
Следующая публикация
Нет комментариев