Хобот слона — это гораздо больше, чем просто нос. Толстокожие используют хобот, чтобы подбирать пищу, разбрызгивать воду или песок по спине, чтобы охладиться, и трубить предупреждения другим слонам. Слонята даже используют свои хоботы, чтобы кормить, высасывая молоко, а затем распыляя его себе в рот. «Это самый невероятный хватательный орган на планете», — говорит нейробиолог Михаэль Брехт из Берлинского университета имени Гумбольдта.
Но почему хобот — мускулистый придаток без костей — работает так хорошо? Одним из ключей являются знаменитые морщины слона, которые — на хоботе — действуют как руки и локти, сообщают Брехт и его коллеги в публикации в Royal Society Open Science. Команда также выяснила, откуда эти морщины берутся изначально — и как они помогают сделать хоботы такими универсальными.
Когда Эндрю Шульц, инженер-механик и биофизик из Института интеллектуальных систем Макса Планка, начал изучать хоботы слонов, он предположил, что их характерные морщины развивались со временем, поскольку животные использовали их неоднократно — во многом подобно морщинам от улыбки, которые образуются на человеческих лицах. Но вскоре он понял, что даже у новорожденных слонов хоботы морщинистые.
Многие детеныши животных, включая людей, рождаются со случайными морщинами, потому что у них слишком много кожи для их форм тела. Складки на хоботе у слонят, напротив, постоянно находятся в одних и тех же местах и формируются до рождения, что предполагает, что у них есть определенная цель. «Мы считаем, что эти морщины очень недооценены», — говорит Брехт.
Чтобы узнать больше, Шульц, Брехт и их коллеги обратились к двум видам слонов, азиатским слонам (Elephas maximus) и африканским слонам (Loxodonta africana), которые, как известно, используют свои хоботы по-разному. У африканских слонов есть два жестких хрящевых «пальца» на концах хоботов, которые позволяют им щипать предметы. У азиатских слонов, напротив, есть один палец и один луковицеобразный выступ, который они используют, чтобы зажимать крупные предметы, такие как дыни, между хоботами и нижними губами.
Исследователи изучили различия между видами в музейных образцах, животных зоопарка и фотографиях. Они обнаружили, что хоботы азиатских слонов содержат больше морщин: в среднем 126 из них по сравнению с 83 у африканских слонов. Дополнительные складки могут дать азиатским видам большую гибкость, чтобы компенсировать отсутствие дополнительного «пальца», говорит Шульц. У обоих видов морщины были сосредоточены в точке поворота, которая работает как мускулистый локоть, позволяя хоботу обхватывать предметы.
Чтобы изучить, как образуются эти морщины, команда собрала два плода азиатского и три плода африканского слона в музейных коллекциях, а также десятки опубликованных фотографий или рисунков плодов в разном возрасте. Выстроив их последовательно, исследователи смогли сформировать визуальную временную шкалу пренатального развития хобота. Они обнаружили, что морщины начинают появляться сразу же, как и хобот — примерно через 20 дней после 22-месячной беременности слонихи. В течение следующих 150 дней количество морщин увеличивается экспоненциально у обоих видов, удваиваясь каждые 3 недели, и концентрируется вокруг точки поворота. Азиатские слоны приобретают еще больше морщин на более поздних этапах развития.
Затем ученые рассмотрели, способствует ли использование хобота образованию дополнительных морщин, как они изначально подозревали. У слонов хобот либо левый, либо правый, что означает, что они постоянно сгибают придаток в одну сторону, чтобы положить еду в эту сторону рта. Со временем, как обнаружили исследователи, этот изгиб создает больше морщин с одной стороны, чем с другой.
Пока не ясно, контролируется ли «хоботообразная» часть мозга, как у людей, или же узоры морщин облегчают использование одной стороны, чем другой, говорит Джон Хатчинсон, эксперт по локомоции животных в Королевском ветеринарном колледже, который не принимал участия в работе. По его словам, для изучения этого явления исследователям потребуется постоянное наблюдение за долгоживущими животными в течение многих лет.
О генетических и молекулярных механизмах, которые приводят к образованию хобота и морщин, известно немного из-за длительных сроков беременности у слонов и этических проблем, связанных с манипуляциями слоновьими эмбрионами. Но это может быть вопросом для будущих исследований, говорит Брехт. «Я хотел бы узнать, как он делает свой гигантский нос».
Хатчинсон говорит, что статья солидная и интересная. Его интересует образование морщин у древних видов, таких как шерстистые мамонты, которые анатомически кажутся ближе к азиатским, чем к африканским слонам, и имеют только один палец на конце хобота.
Шульц надеется, что исследование будет способствовать работе над мягкими роботами, используемыми при ликвидации последствий стихийных бедствий. Суставы этих роботов контролируются перемещением гидростатического давления, подобно хоботам слонов, а их гибкие тела позволяют им проникать в небольшие пространства.
Слоны — идеальная модель для изучения мягких суставов, говорит Хатчинсон. Хотя другие животные, такие как приматы и морские слоны, могут надувать органы, закачивая в них кровь, ни у кого из них нет специализированных суставов и ловкости слоновьих хоботов. «Слоны делают свое дело», — говорит он. «Слоны уникальны».
