Не тільки цінний хутро

Фото: Nikki Gibson / flickr.com

Європейські кролики були і науковими героями, і екологічними лиходіями, і беззахисними жертвами харчопрому, і милими домашніми звірячками. Все це вірно і зараз.

Сьогодні європейських кроликів (Oryctolagus cuniculus) через значні розміри рідко використовують як піддослідних — дорого утримувати, та й місця їм треба більше, ніж мишам або щурам. Якщо маса будинкової миші (саме представників цього виду найчастіше застосовують у фізіологічних і поведінкових дослідженнях) не перевищує 50 грамів, а щури можуть важити майже кілограм, то кролик знаходиться в одній ваговій категорії з домашніми кішками — правда, не надто упитаними. Втім, багато залежить від того, про які породи цих тварин ми говоримо. Домашні кролики дуже різноманітні і за розміром, і за забарвленням — скажімо, далеко не всі з них зберегли сіро-буре забарвлення своїх диких побратимів.

Ще одна, мабуть, найголовніша відмінність кроликів від щурів і мишей — їх систематичне положення. Хоча кролики досить схожі на гризунів, належать вони до загону зайцеобразних. Крім зовнішніх ознак, на близькість кроликів до зайців вказує число різців у їх верхній щелепі. Їх не два, як у гризунів і більшості інших ссавців, а дві пари. Одна, покрупніше, добре видно, коли тварина відкриває рот. Друга, що включає зуби помільче, ховається за першою. (Інший приклад обманної схожості з гризунами — піщухи: на зайців вони несхожі, але відносяться саме до зайкорідних.)

Кролики дуже невибагливі. Про це говорить хоча б той факт, що з Європи вони — правда, не без допомоги людини — за останні три з половиною століття поширилися по всіх континентах, крім Антарктиди. У більшості випадків у їх поширенні винні моряки. Вони брали звірят з собою, щоб використовувати як м’ясну їжу, і залишали по кілька особин на островах, які відвідували, щоб при поверненні туди екіпажам було що їсти.

Звичайно, далеко не скрізь поява кроликів призводила до катастроф. Але в Австралії, як і в Новій Зеландії, вони принесли багато шкоди. Не маючи природних ворогів, вони швидко розплодилися, знищивши чималу частину рослинності і витіснивши своїх більш примітивно влаштованих конкурентів — травоїдних сумчастих. На додачу кролики переносили масу хвороб, чим підривали здоров’я місцевої фауни. Зрештою їх не те що дозволили відловлювати і знищувати, а навіть заохочували тих, хто цим займається. Взяти під контроль кроляче нашестя все ж вдалося, проте на сайтах, присвячених інвазивним (які поширилися за межі природних місць проживання) видам, як і раніше, можна знайти списки заходів боротьби з цими зайцеобразними. Крім того, у багато країн за межами ЄС європейських кроликів ввозити не можна.

Не риба, але м’ясо

Історія одомашнення кроликів, ще недавно цілком однозначна і багатьма визнана, на початку 2018 року отримала несподіваний поворот. Згідно з найбільш поширеною версією, люди почали утримувати європейських кроликів у господарствах приблизно в 600 році нашої ери або навіть трохи пізніше. Тварин з популяцій диких кроликів Іберійського півострова (до речі, вони пасуться там і в наші дні) стали «брати додому» французькі ченці. Робили вони це в першу чергу тому, що папа Григорій I дозволив харчуватися новонародженими крольчатами в деякі дні посту, оголосивши їх рибою. До XII століття «рибний делікатес» дістався і до Великобританії.

Ретельний аналіз історичних документів та археологічних знахідок, проведений вченими з Оксфордського університету (Trends in Ecology and Evolution, 2018, 33, 3, 149-152), показав, що історія з переходом кроликів у розряд риб не тільки звучить неправдоподібно. Вона справді не мала місця в реальності.

Фото: Amy Jett / flickr.com

Автори роботи звернули увагу на те, що кістки одомашнених кроликів у розкопках VII-XI століть на території Європи знаходять вкрай рідко і помітних відмінностей у морфології кісток середньовічних і сучасних представників виду немає — як і в їхніх генах. Істотна різниця між скелетами диких і домашніх кроликів з’являється не раніше XVIII століття. Чому таке можливо, адже страви з кроликів готували і до епохи Просвітництва? Швидше за все, справа ось у чому. Довгий час люди не розводили кроликів спеціально, а просто ловили їх. Може, диких тварин цього виду було так багато, що тримати їх ще й у підсобних господарствах не мало практичного сенсу. Відповідно, пристосувань для спільного життя з людиною не виникало, тому що ніякого спільного життя не було. Ну а крім того, одомашнення — це не те, що відбувається одномоментно. Отже, зміни в кістках та інших системах органів накопичуються поступово. Неможливо поставити поруч два скелети кроликів і з повною впевненістю сказати: «Ось це — дикий, а ось це вже одомашнений». І не тому, що таку пару не знайшли, а тому, що її не існує.

А що з зоологічними підвалинами заяв папи Григорія I? Схоже, що його просто не було. У жодному зі збережених манускриптів, що містить слова цього папи римського, кролики не згадуються. А легенда про те, що він визнав новонароджених кроликів рибами, виникла через неуважність переписувачів або ранніх дослідників історичних документів. Автори описуваного дослідження припускають, що хтось переплутав цього папу з його сучасником святим Григорієм Турським. Але і в записках святого немає твердження, що крольчата — це риби.

Історія з одомашненням кроликів — повчальний приклад того, як важливо перевіряти і перевіряти кожен факт. До медицини він, правда, не має відношення.

Довготривала потенція

Тепер ближче до сучасності. Через століття після того, як європейці приручили кроликів, нейрофізіологи почали використовувати цих зайцеобразних в експериментах. Зокрема, 20-40 років тому співробітники кафедри вищої нервової діяльності біологічного факультету МДУ ретельно вивчили роботу зорової системи кроликів, а також їх здатність до вироблення умовних рефлексів.

Не применшуючи значення робіт вітчизняних дослідників, варто сказати, що головну роль у науках про мозок кролик зіграв не в СРСР. Найважливіше, що показало вивчення кролячого мозку, — це довготривала потенціація, тобто посилення реакції нейронів у відповідь на певну комбінацію сигналів і/або їх параметрів, що триває кілька годин і навіть днів. Відкрили її норвежець Тер’є Льомо і його британський колега Тімоті Блісс під час спільної роботи в лабораторії Пера Андерсена в Університеті Осло в 1973 році. Вони зосередили увагу на гіпокамповій формації — давній ділянці кори мозку, який за розміром і формою нейронів, щільності розташування клітин і їх функцій можна поділити всього на кілька частин. У їх число входить і зубчаста звивина, клітини якої досить добре відмінні. Нервові волокна, що йдуть до них, служать входом сигналів, а відростки самих нейронів зубчастої звивини — виходом, по якому збудження від цієї частини гіпокампової формації передається іншим групам клітин.

Блісс і Льомо виготовили дротяні електроди для електричної стимуляції входу — нервових волокон, а тонкі скляні — для реєстрації сигналів від виходу — відростків клітин зубчастої звивини. Тут варто згадати, що електроди записували сигнали відразу всіх клітин, що знаходилися близько до них, а не окремих нейронів. Спочатку електроди стимулювали вхід з невеликою частотою. На такі сигнали нейрони зубчастої звивини реагували слабо. Це означає, що тільки невеликий їх відсоток видавав відповіді на рідкісну стимуляцію. Зате коли стимуляція по входу йшла з більшою частотою, активувався куди більший відсоток нейронів зубчастої звивини. Тому амплітуда їх сумарної відповіді була вище. Після багаторазової подачі високочастотних сигналів зросла і сумарна відповідь клітин на слабку стимуляцію. Таке посилення могло триматися десять годин і більше, тому його і назвали довготривалою потенціацією: клітини зубчастої звивини стали більш чутливими до будь-яких сигналів, так як вони запам’ятали, що стимули приходять часто, і у відповідь на них треба постійно діяти.

Хоча автори описаного дослідження були першовідкривачами довготривалої потенціації і їх класичну статтю 1973 року цитують часто, набагато більш відомий інший приклад цього явища — робота американців Томаса Брауна і Германа Барріонево, що вийшла десятиліттям пізніше (Proceedings of the National Academy of Sciences, 1983, 80, 23, 7347-7351, повний текст в PDF). Як модельний об’єкт ці автори вибрали зрізи гіпокампу мозку щурів (конкретно поле SA1 в ньому), а за основу схеми своїх експериментів взяли концепцію канадця Дональда Хебба.

Фото: Hector de Pereda / flickr.com

Уявімо собі нейрон, у якого два джерела інформації (два входи) і один апарат для подачі сигналів (вихід). Один вхід надсилає сильніші імпульси, ніж інший, тобто потужніше стимулює наш нейрон. Стало бути, і відповідати на стимуляцію по сильному входу нейрон буде досить часто. По іншому входу приходять сигнали слабші. Часом їх навіть не вистачає, щоб викликати відповідь нейрона. Поки два входи працюють незалежно, клітина буде неохоче реагувати на інформацію зі слабкого входу і з набагато більшою ймовірністю — на дані від сильного входу. Але якщо відразу після стимуляції клітини по слабкому входу подавати імпульс з сильного (і багато разів повторити цю комбінацію), в якийсь момент нейрон почне активуватися навіть від сигналів зі слабкого входу, які спочатку не мали для нього практичного значення. Це схоже на умовний рефлекс, тільки на рівні однієї клітини. Роль умовного, спочатку байдужого, сигналу (павлівської лампочки) відіграє імпульс від слабкого входу, а роль безумовного, важливого для тварини (тарілки з хлібом і кістковим борошном), — імпульс від сильного входу. У якийсь момент нейрон запам’ятовує, що за сигналом поменше завжди слід більш інтенсивний, а значить, немає сенсу його чекати, і треба реагувати.

Поєднання стимуляції по сильному і слабкому входам багаторазово повторили, а потім перестали задіяти сильний вхід, залишивши в якості джерела сигналів для CA1 тільки слабкий. І — у повній відповідності з передбаченнями моделі Хебба — тепер нейрони CA1 давали на слабку, низькочастотну стимуляцію сумарну відповідь амплітудою не нижче, ніж на сильну, високочастотну!

Пізніше довготривала потенціація була відкрита і в інших полях гіпокампу і багатьох не пов’язаних з ним ділянках головного мозку. А для моделі Хебба знайшли навіть пряме втілення — не ціле поле нейронів, а окремі клітини. Нейрони, що реагують на стимуляцію сильним і слабким входом описаним вище чином, присутні, наприклад, в гангліях (скупченнях нервових клітин) всім відомих їстівних равликів-ескарго. Вони великі і мають індивідуальні зовнішні особливості, завдяки чому на них порівняно просто вивчати механізми навчання на клітинному рівні.

Однак не важливо, на чому вивчають довготривалу потенціацію. Головне, що зараз вже практично немає сумнівів: це один з базових механізмів навчання і пам’яті і саме так ці процеси проявляються на клітинному рівні. Зараз довготривала потенціація моделюється в основному на щурах і мишах. Але біля витоків вивчення цього явища стояли саме кролики.