Meduzy pamiętają. Chociaż nie mają mózgu

Wydawałoby się, że mało jest na świecie istot, które dają mniejsze pole do popisu badaczom inteligencji, niż meduzy. Prawda jest jednak taka, że te unoszone morskimi prądami parzydełkowce, choć nie mają mózgu, w niektórych okolicznościach okazują się całkiem bystre. A ich pozornie nieporadne ruchy w rzeczywistości są dobrze "przemyślane".

Co w sumie pokrywa się z odkryciami, jakich naukowcy dokonali, badając inne zwierzęta. Ośmiornice radzą sobie świetnie z rozwiązywaniem bardzo skomplikowanych problemów, choć znaczna część ich neuronów wcale nie znajduje się w mózgu, ale tworzy niezależne “mózgi" ulokowane w ich kończynach. Nawet ślimak morski Aplysia californica wykazał zdolności do uczenia się, choć posiada zaledwie 20 tys. komórek nerwowych. Człowiek ma ich cztery i pół miliona razy więcej.

W przypadku meduz Tripedalia cystophora “mózg" składa się z czterech niezależnych struktur przetwarzania sygnałów wzrokowych zwanych ropaliami, z których każda składa się z sześciorga oczu i około tysiąca fotoreceptorów. Nerwy te służą zarówno jako układy sensoryczne, jak i centra integracji, przekształcające bodźce w reakcje, pomagając meduzie pudełkowej przemieszczać się przez gęste lasy namorzynowe w poszukiwaniu ofiary.

Chociaż meduzy nie mają mózgu, są mistrzami adaptacji. Żyją we wszystkich oceanach świata od ponad 500 mln lat. Niektóre polują przy powierzchni. Inne na głębokościach sięgających 700 metrów. Meduzy były władcami oceanów 250 mln lat przed pojawieniem się pierwszych dinozaurów. We współczesnych oceanach i morzach żyje ponad 400 gatunków tych bezkręgowców. Najbardziej znane należą do grupy Scyphozoa. Te elastyczne stworzenia z parasolowatymi głowami osiągają długość do 15 metrów.

Każda meduza zaczyna swoje życie jako bezpłciowy polip, który przyczepia się do dna morskiego. Kiedy temperatura i warunki są odpowiednie, polipy tworzą małe krążki przypominające pąki zwane efirami, które zaczynają swobodnie pływać w wodzie. Krążki zmieniają się z czasem w dobrze znane, dorosłe meduzy, które unoszą się w morskiej toni.

Meduzy żywią się głównie planktonem i larwami ryb, ale w ich macki często łapią się także małe skorupiaki i ryby. Kiedy meduzy wejdą w kontakt z innymi stworzeniami, uwalniają jadowite, parzące kapsułki. To one powołują przykre oparzenia ludzi, którzy ocierają się o ich macki. W przypadku niektórych bardzo jadowitych gatunków, takich jak meduza pudełkowa znana również jako "osa morska", spotkanie może być niebezpieczne dla życia.

Meduzy są często stosowane w badaniach biomedycznych, także przy opracowywaniu nowych leków. Wiele gatunków potrafi produkować komórki bioluminescencyjne, czyli produkujące światło. Naukowcy potrafią wykorzystać geny odpowiadające za świecenie meduz na przykład po to, aby komórki nowotworowe były widoczne pod mikroskopem.

Badania nad inteligencją meduz wciąż jednak są na wczesnym etapie. W najnowszym badaniu, Jan Bielecki, neurobiolog z Uniwersytetu w Kilonii w Niemczech, postanowił ustalić, czy mimo prymitywnego układu nerwowego, meduzy potrafią się uczyć. Bielecki i jego współpracownicy wrzucili dorosłe okazy T. cystophora do okrągłego zbiornika o ścianach w szare paski, które imitowały pionowe korzenie lasów namorzynowych. Meduzy, sądząc, że znajdują się w naturalnym środowisku, regularnie wpadały na ściany akwarium.

Szybko jednak dostosowały swoje zachowanie.  Pod koniec 7,5-minutowej próby meduza obracała się średnio cztery razy częściej, zwiększając odległość między sobą a ścianą o połowę. Odzwierciedla to zmianę zachowania w odpowiedzi na nowo odkrytą przeszkodę.

"To zaskakujące, jak szybko te zwierzęta się uczą; jest to mniej więcej takie samo tempo, jak w przypadku o wiele bardziej zaawansowanych zwierząt" mówi współautor badania Anders Garm, biolog morski z Uniwersytetu w Kopenhadze. "Wygląda na to, że nawet najprostszy układ nerwowy, taki jak ten, jakim dysponują meduzy, jest w stanie uczyć się w zaawansowany sposób. Możliwe więc, że ten niezwykle istotny mechanizm wykształcił się u zarania ewolucji układu nerwowego".

Aby potwierdzić, że to właśnie bodźce wzrokowe były kluczem do zmiany zachowania meduz, naukowcy zastąpili następnie szare paski, którymi wyściełane było akwarium, litą szarą powierzchnią. Pozbawione wzrokowego punktu odniesienia meduzy stale wpadały na ścianki zbiornika.

“Bez bodźców wzrokowych niczego się nie uczyły" mówi Bielecki. “Po prostu wpadały na wszystko i nie reagowały".

Ostatni eksperyment miał dowieść tego, jaki proces leży u podstaw procesu uczenia się u meduz. Badacze usunęli więc zawierające oczy ropalia. Organy te, poza przetwarzaniem obrazu, odpowiadają za generowanie sygnałów elektrycznych regulujących pulsacyjny ruch meduzy.

Zespół unieruchomił ropalium i pokazał mu film z poruszającymi się szarymi paskami, który miał naśladować zbliżanie się zwierzęcia do obiektów. Początkowo struktura nie reagowała na jasnoszare paski, interpretując je jako odległe. Jednak gdy naukowcy zaczęli stymulować organ przy pomocy słabego prądu elektrycznego, co stanowiło odpowiednik impulsów towarzyszących uderzaniu meduzy w obiekt, organy zaczęły generować sygnały umożliwiające omijanie przeszkód.

Badacze dowiedli więc, że ropalium służy jako ośrodek uczenia się, a sam proces budowania skojarzeń wymaga połączenia bodźców mechanicznych i wzrokowych.

Naukowcy podkreślają, że badanie systemu nerwowego meduzy może być istotne także dla lepszego zrozumienia tego, jak działają nasze własne mózgi. 

"Jeśli chcesz zrozumieć złożone struktury, zawsze dobrze jest zacząć od czegoś tak prostego, jak to tylko możliwe" mówi Anders Garm "Patrząc na stosunkowo proste układy nerwowe meduz, mamy znacznie większą szansę na zrozumienie ich wszystkich szczegółów i tego, jak składają się one na zachowania".