Краби здатні відчувати біль

Краб Carcinus maenas. Зображення з сайту www.biopix.com

Чи тварини можуть відчувати біль так, як відчуває її людина? На це питання не так просто відповісти, оскільки тварини часто не здатні висловити свої почуття. Англійським біологам вдалося поставити поведінкові експерименти на крабах, в яких вони переконливо показали, що ці тварини не тільки здатні негайно реагувати на неприємні для них стимули, але і запам’ятовувати і уникати їх.

Чи думає читач, поїдаючи коктейль з морських безхребетних, про те, чи відчувають ці «примітивні» істоти біль? Швидше за все, ні, але якби задумався, то відповіді б не дав. Більше того, коли про це запитали зоолога, фахівця з поведінки членистоногих Роберта Елвуда (Bob Elwood), він також не зміг відповісти. Незважаючи на те, що повадки цих тварин давно досліджуються і багато особливостей їхньої поведінки добре вивчені, питання, чи відчувають членистоногі біль, залишалося до останнього часу спірним.

Тут потрібно зробити пояснення. Больові рецептори, або ноцицептори, описані, звичайно, практично у всіх живих організмів. Але одна справа, коли живий організм реагує негайно на больовий подразник, демонструючи рефлекс уникнення в тому чи іншому вигляді, і інша справа, коли той же організм запам’ятовує це больове роздратування і вчиться надалі його уникати. У галузі фізіології та поведінки тварин під терміном «відчувати біль» розуміють саме друге визначення.

Біль у нашому, людському, розумінні визначається як неприємне сенсорне або емоційне відчуття, яке може викликати реальне або потенційне пошкодження тканин. Оскільки більшість тварин не може виразити вербально свої відчуття, біль у тварин можна визначити лише за поведінкою уникнення потенційних джерел небезпеки і за тим, як швидко вони вчаться це робити.

Поведінку уникнення у ракоподібних намагалися дослідити і раніше, але експерименти проводилися не дуже коректно. Роберт Елвуд з одним зі своїх студентів вирішили поставити акуратний експеримент на крабі Carcinus maenas, враховуючи особливості біології цього виду. Незважаючи на свої загрозливі клешні, краб при першій же зручній можливості норовить сховатися під каміння, щоб не бути з’їденим якимось голодним хижаком. Тому біологи задумали дослідити, як краб буде вирішувати проблему знаходження притулку, якщо це пов’язано з неприємними відчуттями — слабкими розрядами струму.

Поведінку крабів, зібраних в озері Стренгфорд-Лох, досліджували в лабораторії в невеликому акваріумі розміром 62 25 25 см. У протилежних кінцях акваріума були споруджені два притулки з морських водоростей, а середина акваріума була яскраво освітлена. Коли тварину поміщали в такий акваріум, вона норовила піти в один із притулків (цікаво, що більшість крабів воліли лівого притулку!). Коли тварина опинялася в притулку, її міг чекати неприємний сюрприз — через 5 з після того, як краб увійшов, її могло вдарити струмом. Удари струмом повторювалися, поки краб не вискакував з притулку.

Приблизно для половини тварин перше знайомство з притулком супроводжувалося електричними розрядами, для інших особин воно не загрожувало неприємними відчуттями. У другому випадку тварина, увійшовши в притулок, сиділа там не вилазячи, і через дві хвилини її видаляли з акваріума. Якщо ж краба били струмом, він міг досить швидко вилізти з такого укриття. Після цього йому давали ще дві хвилини на обмірковування свого становища. Протягом цього часу він міг знову зайти в той же притулок, і тоді знову отримував розряд струмом. Для кожної тварини притулок називався «shock shelter», якщо перше знайомство з ним супроводжувалося ударами струму (ми його будемо називати «небезпечний притулок»), і «non-shock shelter», якщо під час першого знайомства струмом не били (ми його будемо називати «безпечний притулок»). Треба зауважити, що вибір, вдаряти чи не вдаряти струмом при першому відвідуванні притулку, був випадковий. Зате в наступних дев’яти експериментах для кожної тваринного дизайн першого досвіду повторювався.

Питання полягає в тому, як же вели себе краби в подальших експериментах? При другому приміщенні тварини в акваріум краб норовив сховатися в той же притулок, що і в перший раз, незалежно від того, били його струмом або не били в перший раз. А ось вже в третьому і наступних експериментах краб, якого в перший раз били струмом, достовірно частіше вибирав безпечний притулок (рис. 1). Таким чином, автори роблять висновок, що крабу достатньо двох негативних підкріплень, щоб почати уникати джерело небезпеки. При цьому деякі тварини все-таки наполегливо вибирали небезпечний притулок, демонструючи погані здібності до навчання. Але не секрет, що індивідуальна мінливість у здатності навчатися є у всіх тварин, включаючи людину.

Ріс. 1. Кількість крабів (частка у відсотках), які обирали знайомий притулок після стимуляції струмом (чорні кружки) і за відсутності стимуляції (білі кружки). По осі Х — дані по кожному експерименту. Видно, що багато крабів, які мали поганий досвід, в експерименті 2 все ще вибирали небезпечний притулок, але в експерименті 3 їх число помітно зменшувалося. Малюнок з обговорюваної статті в Journal of Experimental Biology

Автори також порівняли, як часто краб вилазив з небезпечного притулку, не просидівши там двох відведених йому експериментатором хвилин. Виявилося, що частота залишення небезпечного притулку зростала з набуттям досвіду (рис. 2). Правда, коли автори порівняли швидкість залишення небезпечного притулку, відмінностей між першими і подальшими експериментами вони не знайшли. Зате, якщо краб залишав небезпечний притулок, він з кожним разом все частіше і частіше вибирав безпечне укриття.

Ріс. 2. Кількість крабів (частка у відсотках), які швидко покидали небезпечний притулок. По осі Х — дані по кожному експерименту. Малюнок з обговорюваної статті в Journal of Experimental Biology

Отже, автори цілком переконливо продемонстрували, що таких «примітивних» тварин, як краби, цілком можна порівняти з вищими хребетними за їх здатністю відчувати біль. Звичайно, завдання, яке ставилося перед крабом в експерименті, було дуже простим — всього-то вибрати одне укриття з двох можливих. Але часто саме простота поведінкових експериментів допомагає ефективно вирішити поставлене завдання, оскільки при наявності малого числа параметрів легше трактувати ті чи інші результати.

Джерело: Barry Magee, Robert W. Elwood. Shock avoidance by discrimination learning in the shore crab (Carcinus maenas) is consistent with a key criterion for pain // Journal of Experimental Biology. 2013. V. 216. P. 353–358.

Варвара Веденіна