Подвижные вибриссы — ключевой этап в эволюции млекопитающих

Исследование Университета Шеффилда, сравнивающее крыс и мышей с их дальними родственниками — сумчатыми, предполагает, что подвижные вибриссы (усы) стали важной вехой в эволюции млекопитающих от рептилий.

Используя высокоскоростную цифровую видеозапись и автоматическое отслеживание, команда под руководством профессора Тони Прескотта выяснила, как грызуны активно ощупывают окружающую среду, быстро двигая усами вперед-назад — это поведение называется «вибрированием» (whisking). Оно позволяет точно определять положение, форму и текстуру объектов, принимать быстрые решения и строить карты окружающего пространства.

При движении по прямой крысы и мыши двигают усами симметрично. Однако при повороте они смещают движение вибрисс в сторону поворота, а при контакте усов с одной стороны с объектом, усы с противоположной стороны начинают двигаться активнее, чтобы собрать больше информации. Эти стратегии активного сенсорного восприятия увеличивают объем получаемой информации.

В новом исследовании команда показала, что такое же активное вибрирование, как у грызунов, наблюдается у южноамериканского сумчатого — серого короткохвостого опоссума. Это животное во многом похоже на ранних млекопитающих, живших более 125 миллионов лет назад — примерно в то время, когда эволюционные линии, ведущие к современным грызунам и сумчатым, разошлись.

Это свидетельствует о том, что некоторые из первых млекопитающих, вероятно, тоже вибрировали усами, как современные мыши или крысы, и что появление подвижных вибрисс стало поворотным моментом в эволюции млекопитающих от рептилий. Исследование опубликовано в Philosophical Transactions of the Royal Society B 12 ноября 2011 года и представлено на конференции Общества нейронаук.

Первые млекопитающие были ночными и обитали на деревьях. Для успешной жизни в этой сложной среде им необходимо было эффективно интегрировать информацию от нескольких органов чувств. Лицевые вибриссы дали млекопитающим новое тактильное чувство, недоступное рептилиям, которое помогало ориентироваться в темноте.

Помимо дальнейшего изучения сходств и различий между грызунами и сумчатыми, команда использует эти биологические данные для разработки роботов с искусственными усами, способных ориентироваться без зрения. Такие роботы могут найти применение в поисково-спасательных операциях, особенно в условиях задымления или запыления.

Профессор Тони Прескотт отметил: «Это исследование предполагает, что наряду с теплокровностью, живорождением и увеличением мозга, появление нового тактильного чувства на основе подвижных вибрисс стало важным шагом на эволюционном пути к современным млекопитающим. Хотя у людей больше нет подвижных усов, они были критически важной чертой наших ранних предков-млекопитающих».