Šílená biologie chobotnic

V mnoha ohledech se chobotnice blíží mimozemskému životu tak, jak jen to je možné. Pouze několik tvorů na světě je tak pozoruhodných a bizarních. Patří do třídy živočichů, které nazýváme hlavonožci. Jde o jedny z nejinteligentnějších a nejpohyblivějších bezobratlých. Žijí v každém oceánu na světě, v hlubokých mořích, v chaluhových lesích, na korálových útesech, podél skalnatých pobřeží.



A jsou rozmanité jako prostředí, ve kterém žijí. Mohou být masivní, nebo zcela drobné. Některé druhy jsou jedovaté. A některé jsou přímo divné. V libovolném okamžiku mohou být členité, nebo zcela hladké. Liší se od nás tak moc, že většina z jejich 500 milionů neuronů není v jejich mozcích, nýbrž v chapadlech, která vnímají pach i chuť, a dokonce myslí. Jsou tak inteligentní, že jejich kognitivní schopnost odpovídá řadě obratlovců s velkými mozky.



Ohromily vědce tím, jak se u evolučně natolik vzdáleného tvora mohlo vyvinout takto komplexní chování. Jejich inteligence se zformovala zcela novým a na nás nezávislým způsobem. Proč jsou chobotnice tak biologicky komplikované? Jde o ostrůvek komplexnosti mezi bezobratlými živočichy. Jak moc jsou inteligentní?



A jak může jejich studium odhalit informace o našem myšlení? ŠÍLENÁ BIOLOGIE CHOBOTNIC MISTŘI MASKOVÁNÍ Hlavonožci jsou zde už dlouho. Fosilní záznamy ukazují, že se vyvinuli zhruba před 500 miliony let. Dávno před všemi rybami, plazy či savci, kteří se kdy objevili na Zemi. Původní předek chobotnice byl docela malý a měl ulitu, kterou využíval k vlastní ochraně při plížení po mořském dně.



Koneckonců, hlavonožci patří do kmene měkkýšů. Skupiny tvorů, kteří jsou obvykle pomalí a prostí, s měkkými těly a tvrdou ochrannou ulitou. Například šneci, škeble a ústřice. Ale zhruba před 140 miliony let rod budoucích chobotnic přišel o ulity. To z nich učinilo mrštné a hbité tvory. Ale během procesu se také staly zranitelnějšími. Přežití těchto tvorů s měkkými těly po dobu milionů let se tudíž zdá nepravděpodobné v moři plném nebezpečných, hladových predátorů.



Ale taková zranitelnost a selekční tlak mohou být přesně tím, co učinilo z chobotnice pozoruhodného tvora, kterého dnes známe. Jelikož chobotnice nemá kromě zobáku téměř žádné tvrdé části, dokáže se protáhnout každým otvorem, který je větší než její oko. To chobotnici umožňuje ukrývat se ve velmi malých štěrbinách. Jasná evoluční výhoda, když utíkáte před velkými predátory, jako jsou žraloci a delfíni.



Ale měkké chobotnice si vyvinuly ještě chytřejší způsob, jak se vyhnout odhalení. Jsou to mistři maskování. Sledujte tento klip. Můžete vidět, jak rychle a výrazně dokáže měnit barvy. Zpětně a zpomaleně vidíte, jak se jejím tělem šíří změna barvy. Změní se i trojrozměrná struktura kůže kvůli shodě s okolní řasou a korály.



Během okamžiku téměř úplně splynula se svým okolím. Kamufláž hlavonožců patří mezi ty nejdynamičtější v říši zvířat a spoléhá se na systém extrémně sofistikovaných tkání. Chromatofory jsou orgány rozmístěné na kůži chobotnice jako pihy. Obsahují drobné sáčky s pigmentem, připomínající balónky s různými barvami. Ty mohou být černé, rudé či žluté. Kolem pigmentových sáčků jsou radiální svaly, které je mohou roztáhnout a odhalit barevný pigment.



Podobně jako u balónku s barvou, když se roztáhnou, objeví se jasná a sytá barva pigmentu. V závislosti na tom, které sáčky chobotnice otevře či zavře, dokáže vytvářet vzory, jako jsou pásky, pruhy či tečky. To jí pomáhá v okamžité změně na kámen, korál nebo chaluhu. Ale pokud chobotnice potřebuje vytvořit barvu mimo černou, rudou a žlutou, využije další vrstvu reflektivních struktur v kůži s názvem iridofory.



Jde o stohy tenkých buněk uložených pod chromatofory. Ty obsahují protein reflektin, který odráží zpět jisté vlnové délky světla. Ty zodpovídají za odstíny kovově modré a zelené, která se objevuje na kůži chobotnice. Pod touto vrstvou jsou další reflektivní tkáně s názvem leukofory. Ty odrážejí okolní světlo a obvykle produkují bílé odstíny.



Kombinováním odrazů z iridoforů a leukoforů spolu se správným vzorováním chromatoforů dokáže chobotnice vytvořit velmi přesvědčivou kopii svého okolí. Ale chobotnice má v rukávu jeden další trik, který jí umožňuje téměř zcela zmizet z dohledu. S využitím papilárních struktur dokáže měnit texturu vlastní kůže, vytvářet výstupky a hrboly, které rostou a mizí. To pomáhá chobotnici ještě lépe splynout s okolím.



S takovými nástroji chobotnice bez ulity a s měkkým tělem dokázaly ošálit oceán plný predátorů po miliony let. Ale jejich přežití nezáviselo pouze na schopnostech kamufláže. Způsob jejich ovládání je možná ještě působivějším nástrojem k přežití. VZTAH TĚLA A MOZKU Když chobotnice cestují po mořském dně, musí vyhodnocovat prostředí a neustále upravovat svou kamufláž.



Provádějí rozhodnutí v rychlém tempu. Jeden výzkumník pozoroval, že chobotnice měnila svou kamufláž sto sedmasedmdesátkrát během jedné hodiny. Reakční doba kamufláže chobotnic je rychlejší než už všech dalších zvířat. Asi 200 milisekund. Tak rychlé je vaše nejrychlejší možné mrknutí. Ale i přes značnou práci s barvami jsou chobotnice a téměř všichni hlavonožci překvapivě barvoslepí.



Jak mohou přebírat barvy, které ani nevidí? Odpověď na tuto otázku se začala odkrývat v roce 2015. Vědci zjistili, že kůže chobotnic je citlivá na světlo díky aktivním fotoreceptorovým genům v kůži. I když byla kůže oddělena od těla, reagovala na světlo a chromatofory měnily svůj odstín. Vědci si uvědomili, že chobotnice mohou vidět nejen svýma očima, ale také svou kůží.



Když si tělo chobotnic evolučně vyvíjelo obranné mechanismy barevných změn po ztrátě ulity před 140 miliony let, vyskytla se další transformace. Rozvoj jejího velkého mozku a nervové soustavy. Fotoreceptorové geny v kůži pracují ve spojení s velkým a komplexním mozkem chobotnice. Chobotnice mohou měnit barvu tak rychle, protože kontrolují své chromatofory pomocí nervů. Další zvířata, která mění barvu, například chameleoni, potřebují více času, protože změnu barev ovládají hormonálně.



Hormony potřebují čas, než se krví roznesou po těle. Takto ovládaná změna barvy může trvat přes 20 sekund. Někteří vědci věří, že změna barvy může pro chobotnici být jako mrkání či dýchání pro nás. Něco, pro co se mohou rozhodnout, ale rovněž to probíhá nedobrovolně. Upozornění může přijít přes oči a mozek, ale také skrze vlastní tělo. Nervový systém chobotnic je stejně velký jako náš, ale vytvořený pro odlišný vztah mezi mozkem a tělem.



Běžná chobotnice má v těle zhruba půl miliardy neuronů. Pro srovnání, lidé mají asi 100 miliard. Většina bezobratlých má obvykle mnohem méně. Šneci mají jen 20 tisíc. Ale hodnoty hlavonožců jsou zhruba stejné, jaké má řada obratlovců. Například kočky, psi a papoušci. Tedy více než všichni další bezobratlí.



A pouze třetina z jejich 500 milionů neuronů se nachází v mozku. Většina je uložena v osmi chapadlech. Ačkoliv to zní divně, toto umožňuje chobotnici do jisté míry přemýšlet končetinami. Vědci dlouhou dobu věděli, že oddělené chapadlo dokáže reagovat na podněty i hodinu po uříznutí. Ale zpráva z loňského roku začala odhalovat rozsah této autonomie.



S použitím video modelování byla sledována chobotnice při průzkumu objektů v nádrži a hledání potravy. Program kvantifikoval pohyby chapadel, sledoval synchronizaci jejich spolupráce, která by značila příkazy z mozku, nebo nesynchronizaci, která by značila nezávislé rozhodování každé končetiny. Zjistilo se, že v informačním toku z prostředí do chobotnice některé informace zcela obešly centrální mozek. Přísavky v chapadlech mohou jistým způsobem přemýšlet samostatně.



To umožňuje chobotnicím zkoumat své okolí extrémně rychle a reagovat odpovídající rychlostí. Společně s kůží, která samostatně vnímá a mění barvy, je vztah mezi mozkem a tělem chobotnice plný nejasností. Mimo tuto neobvyklou neurální strukturu a podivnou tělesnou autonomii jsou hlavonožci chytří. Extrémně chytří. A právě to dodává chobotnici téměř mimozemské postavení. V evolučním stromu jsou tak vzdálení od ostatního inteligentního života, ale stále konkurují obratlovcům svou ryzí kognitivní schopností.



Evoluce nevytvořila inteligentní život jednou, nýbrž dvakrát. Dvěma zcela odlišnými způsoby. EVOLUCE INTELIGENCE V evolučním stromu života sedíme na větvi savců. Poblíž jsou ryby, plazi, ptáci a obojživelníci, další členové širší skupiny obratlovců. V této skupině vidíme veškerý inteligentní život, o kterém běžně uvažujeme.



Lidé, primáti, psi, kočky, delfíni a někteří ptáci. Když je shromáždíme a zpětně dohledáme společného předka, nejspíše šlo o zvíře podobné ještěrovi, které žilo před 320 miliony let. Stejně jako u nás měl tento tvor páteř, čtyři končetiny, hlavu a kostru. Uměl chodit, adaptoval se na pevninu a měl dobře rozvinutý centrální nervový systém.



Abychom zjistili, kde jsme se oddělili od chobotnic, musíme jít na mnohem nižší větev. Zhruba o 600 milionů let zpět. Zde najdeme tvora, prostého placatého červa. Má jen zcela základní nervový systém a žádné náznaky toho, co považujeme za inteligenci. Jak se evoluční strom větvil a rozděloval, inteligence vzkvétala na naší větvi obratlovců a zcela odděleně u hlavonožců.



Protože se hlavonožci vyvinuli před všemi inteligentními obratlovci, je pravděpodobné, že právě oni byly prvními inteligentními tvory na Zemi. Ale co je vlastně inteligence? Jak ji můžeme rozpoznat či změřit u zvířete, které se od nás tolik liší? Inteligence u lidí je běžně definována jako schopnost myslet abstraktně, rozumět, komunikovat, řešit problémy, učit se, tvořit vzpomínky a plánovat činy. Obvykle je měřena pomocí inteligenčních testů, které lze numericky hodnotit.



Ale nemůžeme dát standardizovaný test chobotnici, můžeme jen pozorovat její chování. Proč hlavonožci? Jsou to nejzajímavější měkkýši ve smyslu chování. Nepochybně. Abych zjistila více o hloubce inteligence chobotnic a o tom, jak ji chápou vědci, hovořila jsem s Jennifer Mather, profesorkou katedry psychologie na Univerzitě v Lethbridge a vědeckou poradkyní pro film Moje učitelka chobotnice.



Zvládnou se naučit skoro všechny úkoly, které jim dáte. Krátkodobé, dlouhodobé, prostorová paměť, vnímání předmětů. Ale nejde jen o učení. Dokážou i plánovat. A plánování není tak očividné. Jednomu ze známých příkladů se říká přenášení kokosu chobotnicí. Chobotnice přejde na místo, kde není žádný úkryt, a nese si s sebou půlky kokosu.



Když chce zastavit a odpočívat, vezme je a postaví kolem sebe. Je to úžasné. Někteří vědci tvrdí, že toto chování je vzácným příkladem skládaného užívání nástrojů. Dříve se věřilo, že toto chování existuje jen u lidí, některých primátů a ptáků. Může jít o důkaz komplexní inteligence ze dvou důvodů.



Zaprvé: Toto užívání nástrojů může představovat inovaci v chování, která umožňuje chobotnicím vlastní ochranu v místech, kde se nemohou ukrýt. Zadruhé: Protože se kokosové skořápky přenášejí s velkým úsilím, aby plnily budoucí potřebu, toto chování může u chobotnic indikovat schopnost plánování. Chobotnice si musí představit budoucnost a provést spojení mezi minulými událostmi, současným konáním a budoucností. To není snadný úkol. Chobotnice si vedou dobře rovněž v testech paměti a umí rozlišovat mezi různými lidmi, i když mají stejný oděv.



A ve studii profesorky Mather se navíc ukázalo, že chobotnice pobřežní je extrémně hravá. Popsala bych je jako extrémně zvídavé. Trochu jako pětileté dítě. Rozebírají věci, vyrážejí zkoumat okolní krajinu. Prostě sbírají informace. Hra je často definována jako chování, které není nezbytné k přežití.



Provádí se záměrně, ale patrně pro potěšení. Konání se často opakuje, přehání a dochází k němu, když je zvíře adekvátně krmené, zdravé a bez stresu. Došlo nám, že zvířata mají větší sklony ke hře, když jsou v bezpečí a nudí se. Takže jsme dali chobotnice do akvária s místem pro úkryt a ničím jiným. Pak jsme vzali lahvičku od prášků a naplnili ji vodou, aby plavala. V sestavě hrála roli i vodní pumpa akvária, kterou vědci nutně nezamýšleli coby součást experimentu.



Ta vytvořila proud, který tlačil lahvičku napříč nádrží, což vzbudilo zvědavost některých chobotnic. Toto jsme provedli se šesti zvířaty. Ve dvou případech plavala lahvička nějak takhle, chobotnice na ni stříkla proud vody, takže se dostala zpět k přívodu vody a znovu se vrátila. Kdyby to chobotnice udělala jednou nebo dvakrát, pro pokus by to nemělo význam.



Ale některé předvedly toto chování tolikrát, že se nedalo přehlížet. Myslím, že jedna z nich to provedla čtrnáctkrát. A další jednadvacetkrát. Šlo o mořský ekvivalent házení s míčem. Kromě pomoci s utvářením koordinované motoriky je hra u většiny druhů potřebná převážně ze sociálních důvodů.



Pro vytváření postavení, učení sociálních pravidel či vazeb. Pro svou komplexnost se hra považuje téměř výhradně za záležitost savců, s výjimkami mezi obratlovci, například některými ptáky. Ale chobotnice je samotářský tvor. Nemá žádná sociální pouta, žádnou společenskou hierarchii. To nás nutí přehodnotit evoluční důvody pro hru. Ve skutečnosti je většina našich úvah o inteligenci založena na představě, že se vyvinula ze sociální potřeby.



Celá desetiletí se vědci zabývali otázkou původu inteligence a zkoušeli porozumět, proč se u jistých zvířat vyvinula inteligence, a u jiných ne. Hypotéza sociální inteligence bývá často upřednostňována pro evoluci komplexního vědomí. Jde o představu, že se inteligence vyvinula kvůli potřebám skupinového žití, jako je udržování komplexních a trvalejších sociálních vazeb, klamání, kooperace či sociální učení.



Když většina zvířat, která považujeme za chytrá, lidé, primáti, psi, delfíni, začala žít ve skupinách, vznikla potřeba komplexnějšího chování, tudíž i většího a komplexnějšího mozku. Ale tato teorie nedokáže vysvětlit vznik inteligence u hlavonožců. Pro tyto nespolečenské tvory musí existovat jiná teorie. Velkým problémem toho, co víme o rozvoji inteligence, je to, že ji známe od savců, primátů, od našich příbuzných.



Takže víme, že tento konkrétní soubor podmínek nás nastavuje směrem k inteligenci. Ale pokud zde máme další model, tedy chobotnice, pak musíme říct: Dobrá, tyto podmínky, začlenění v sociální skupině, nejsou pro inteligenci nezbytné. Možná že tlaky při hledání potravy a vyhýbání se predátorům jsou dostatečné pro rozkvět inteligence. Toto je základem hypotézy ekologické inteligence, která naznačuje, že se komplexní poznávání vyvinulo k naplňování výzev spojených s predátory, krmením a konkurenčními tlaky.



A když před 140 miliony let chobotnice ztratily svou ulitu, možná byl tlak predátorů tak velký, že se přechytračení útočníků stalo jedinou možností pro přežití. Tyto dvě teorie spolu vzájemně nesoutěží, spíše jde o dvě vysvětlení pro dva případy inteligence na stromu života. Chobotnice nám dává vzácnou příležitost zkoumat alternativní inteligenci, téměř mimozemskou životní formu na Zemi.



Kdysi jsme si mysleli, že inteligence má jen jeden model. Teď už víme, že jsou alespoň dva. A nikdo nemůže určit množství dalších, na Zemi nebo jinde. Ale i přes vzájemnou vzdálenost na evolučním stromu chobotnice stále žijí ve stejném obřím experimentu jako my. Země, oceány a točící se kola evoluce utvářely nás i je. Vlastně nejde o mimozemšťany, spíše o velmi vzdálené příbuzné.



Když ustoupíme od našeho lidsky zaměřeného pohledu na inteligenci, začneme jasně vidět nekonečné možnosti poznání. Příběh moderní chobotnice začal tak dávno, že tehdy ještě nebyl žádný život na pevnině. Ale v té době, tedy před 500 miliony let, došlo v oceánu k výbuchu života. Toto období s názvem ordovik je známé pro enormní diverzitu bezobratlých. A mezi nimi vládli masivní, obrnění hlavonožci.



Dominovali mořím po dobu zhruba 360 milionů let. Fosilní záznamy ukazují úžasný soubor tvorů z této doby. Některé poznáváme, ale některé rozhodně ne. Život prosperoval, dokud ho cosi téměř úplně nezastavilo. Překlad: L1ght www.videacesky.cz