какие животные имеют больше 17000 вкусовых рецепторов
Экзотические системы ощущения вкуса у животных
Мухи и пчелы чувствуют вкус лапками, а рыбы всем телом ощущают вкус воды, в которой плавают. Животный мир выдвигает новые стратегии, чтобы понять вкус окружающего мира.
Вкусовые ощущения у людей возникают во вкусовых сосочках, расположенных на языке. У представителей же животного царства формируются гораздо более необычные и экзотические системы ощущения вкуса.
У многих змей и других рептилий — комбинированное чувство обоняния и вкуса. Когда змея быстро высовывает и втягивает свой раздвоенный язык, она берет пробы воздуха. Змеям даже не надо открывать для этого рот. Язык высовывается через маленькое отверстие между губами змеи, и его тонкое разветвление собирает пахучие частицы из воздуха или с окружающих предметов, например с камней. Втянутая обратно в рот вилка языка прижимается к паре куполообразных углублений на нёбе, внутренняя сторона которых чувствительна к веществам, захваченным снаружи. Пахучие частицы попадают в ямки, снабженные множеством нервных окончаний, известных как Якобсонов орган. Этот орган обычен не только у змей, но встречается и у других рептилий, например у наземных ящериц.
Змеи используют Якобсонов орган для выслеживания добычи, для определения пола сородичей или для поиска пути на совместную зимовку (змеи часто зимуют большими группами). Ящерицы используют его для обнаружения своих гнезд в период размножения.
Чувствуют ли рыбы запахи?
Рыбы задали ученым загадку: чувствуют ли они вкус или запах, если вокруг них вода? Обсуждение началось с формирования теории этих двух чувств. Запах чаше определяется как обнаружение химического сигнала от далекого источника, тогда как определение вкуса предполагает прямой контакт с хеморецеигорами животного. Таким образом, мы чувствуем запахи, если они достигают нашего носа по воздуху, но вкус — если что-то попадает нам на язык. Для рыб, которые окружены водой, частицы, создающие запах и вкус, находятся в непосредственном контакте с рецепторами, и, следовательно, все «пробуется на вкус» или все «нюхается»? Ответ зависит от того, по каким нервам проходят сигналы в мозге рыб.
Изучение рецепторов обоняния и чувства вкуса у рыб показало, что вкус более важен для рыб, чем запах, так как большее количество нервов связано со вкусовыми анализаторами. Обонятельные анализаторы рыб связаны с мозгом только одним нервом, тогда как их вкусовые анализаторы снабжены «веточками» от трех разных черепных нервов.
Прогулка на вкусовых анализаторах
В то время как позвоночные держат свои вкусовые анализаторы во рту, рыбы могут иметь их по всему телу. Длинные тонкие плавники многих видов рыб несут вкусовые анализаторы на своих кончиках и дают возможность рыбам пробовать потенциальную пишу, дотрагиваясь до нее. Грудные плавники морских петухов — тригл (Trigla spp.) и американских тригл (Prionotus spp.), например, включают несколько отдельных, похожих на пальцы лучей, которые рыба использует не только для «прогулок» по морскому дну, но и для того, чтобы попробовать на вкус и «на ощупь» потенциальную еду. Только удовлетворившись вкусовым сигналом, рыба съедает добычу.
Плавающие «языки»
Многие виды рыб довели распределение своих вкусовых рецепторов до необычайности, превратившись в настоящие плавающие «языки». Такие несхожие виды, как карп, треска, кефаль и осетр, имеют вкусовые рецепторы, свободно разбросанные по всему телу. У американского сома-кошки (Ictalurus punctatus) также все тело покрыто вкусовыми анализаторами, причем наибольшее их количество расположено на похожих на кошачьи усы лучах вокруг рта. Исследования, проведенные электрофизиологом доктором Ж. Каприо, показали, что эти особенные вкусовые рецепторы чрезвычайно чувствительны и могут определить содержание в воде веществ, концентрация которых составляет от 1 до 100 микрограммов на литр.
Чувствующие вкус лапки
Палальная муха (Phormia regina) не только, как все, имеет вкусовые анализаторы в ротовом аппарате, но еще и на лапках, и их вкусовая чувствительность увеличивается по мере того, как мухи голодают. Голодавшие 10 дней мухи стали чувствительнее к сахару в 700 раз.
Независимо от того, где на теле насекомого расположены сенсоры вкуса, они обычно имеют форму волосовидных структур, называемых вкусовыми волосками. В основании каждого волоска расположены пять чувствительных нервных клеток-рецепторов, посредством которых воспринимается вкус. Кроме этого, один из пяти рецепторов всегда отвечает за ощущение вкуса сахара, другой — воды, а остальные распознают вкус различных солей.
Лапки бабочек также могут ощущать сладкое. Когда бабочки голодны, они способны своими «ногами» найти растворенный в воде сахар в концентрации всего 0,003%, что примерно в 200 раз превосходит чувствительность человеческого языка.
Когда речь идет о разнообразии вкусовых восприятий, насекомые оказываются более разборчивыми, чем люди. В одной серии экспериментов испытуемые добровольцы, опробовав 34 разных углевода, посчитали, что 30 из них были похожи на сахар. В отличие от людей медоносныс пчелы сочли съедобными только 9 образцов, при этом все выбранные ими вещества встречаются в природных продуктах питания, таких, как нектар и медвяная роса. Пчел не удалось одурачить заменителями сахара. В больших концентрациях эти вещества активно отпугивают разборчивых медоносных пчел.
Лучше ногами вперед
Насекомые используют свои лапки для поиска еды. Иметь вкусовые волоски на лапках им очень удобно, так как именно «ноги» при посадке, первыми касаются потенциальной пиши. Если сахар обнаружен вкусовыми волосками на «ногах», это стимулирует насекомое взять еду в рот, либо как бабочки, развернув хоботок, либо губными лопастями, как падальные мухи. Вкусовые анализаторы ротового аппарата проводят окончательный анализ вещества, перед тем как начать есть.
Ощущения животных: зрение, осязание, вкус и обоняние
Режим обучения доступен только авторизованным пользователям
Возможности режима обучения:
Озвучка доступна в режиме обучения
Большинство животных воспринимают мир при помощи зрения. Глаз – один из самых сложных органов. Уже не первое столетие биологи изучают его строение. Три основные части любого глаза: хрусталик, сетчатка и зрительный нерв. Как формируется изображение: 1.Хрусталик глаза фокусирует изображение на сетчатке. Хрусталик настраивает четкость и резкость изображения. 2.Клетки-фоторецепторы в сетчатке улавливают свет. Здесь формируется нервный импульс. 3.По зрительному нерву импульс передается в мозг. 4.Мозг воссоздает увиденную картинку.
Зрение
Глаза животных удивительно разнообразны. Но все они состоят из одинаковых частей: хрусталика, сетчатки и зрительного нерва. В природе не существует идеальных глаз. Строение глаз животного зависит от среды обитания и образа жизни.
В природе встречается свыше 50 различных конструкций глаза. Однако все эти глаза эволюционировали от одного общего «предка». Например, эволюционная история мышей и мух разошлась более чем 500 миллионов лет назад. Однако у них одинаковые гены, отвечающие за начальное формирование зрения. Это было доказано в недавнем исследовании. В ходе исследования ген, отвечающий за развитие глаз мыши, пересадили мухе. Причем, мышиный «глазной» ген вставили в лапку мухи. В результате у мухи на лапке появились глаза!
Эволюция глаз животных
Дополнительный контент (Эволюция зрения ) доступен в режиме обучения
Разнообразие глаз беспозвоночных
Глаза насекомых и ракообразных имеют уникальное – фасеточное строение. Такой глаз состоит из множества отдельных, но одинаковых фасеток – омматидиев. У каждого омматидия есть собственная линза для фокусировки света. Линзы захватывают свет из крошечной части поля зрения. Затем мозг животного собирает данные со всех омматидиев и формирует мозаичное изображение. Поэтому такие глаза называют сложными (в глазу позвоночных только одна линза). Количество омматидиев сильно варьируется. У муравьёв их может быть меньше 50, а у стрекоз – более 28 тысяч. Такое устройство глаза значительно снижает резкость изображения. Однако глаза насекомых подобны камере замедленной съёмки. Они фиксируют до 300 кадров в секунду (против 50 кадров у человека). Поэтому так трудно прихлопнуть муху. Для насекомого наши движения кажутся крайне медленными.
Разнообразие глаз позвоночных
Большинство позвоночных способно видеть мир цветным, а в их глазах располагается линза-хрусталик, которая обеспечивает резкость и остроту зрения. Работа хрусталика похожа на автофокусировку камеры. У многих рыб, земноводных, рептилий и птиц в глазах содержится 4 типа цветочувствительных клеток (вспомните, у рака-богомола их было 16). Так, птицы хорошо различают красный, зелёный, синий цвета и ультрафиолет. Птица никогда не перепутает оранжево-желтую гусеницу с желтовато-оранжевой. В ультрафиолете мир также видят пчёлы. Кроме того, у некоторых позвоночных имеется особый слой глаза – тапетум. Он позволяет видеть в темноте. Светящиеся в темноте глаза кошки – это работа тапетума.
Дополнительный контент (Как видят мир животные) доступен в режиме обучения
Если говорить только о млекопитающих, то их зрение устроено беднее. Первые предки млекопитающих буквально жили в тени динозавров. В ту доисторическую эпоху млекопитающие выходили из нор только в сумерки. Поэтому их глаза утратили 2 типа цветочувствительных клеток. Например, грызуны видят всё ультрафиолетово-зелёным, а кошки – сине-зелёным. Многие водные млекопитающие вовсе лишились цветного зрения. Приматам, в том числе и людям, повезло больше. Чем острее и «цветастее» зрение, тем меньше вероятность свалиться с ветки или съесть неспелый плод. Поэтому глаза приматов «восстановили» третий тип рецепторов. А крошечному проценту людей повезло ещё больше. В результате редкой мутации у них развиваются все 4 типа цветочувствительных клеток.
Монокулярное и бинокулярное зрение
Почему у животных два глаза, а не один? Наличие двух глаз даёт много преимуществ как хищным, так и травоядным. Хищники обладают бинокулярным зрением. Их глаза расположены на передней части головы. В каждый глаз изображение попадает под немного разными углами. Это даёт превосходное восприятие глубины. Мозг хищника обрабатывает разницу в двух изображениях (от каждого глаза) и точно определяет местонахождение добычи. Т равоядные животные обладают монокулярным зрением. Их глаза расположены по бокам головы. Такие животные жертвуют глубиной изображения, а взамен получают широкий угол обзора. Например, глаза птицы вальдшнеп обеспечивают угол обзора 360°. Даже если хищник подкрадётся к птице сзади, то вальдшнеп легко заметит опасность.
Ощущения
Прохождение теста доступно в режиме обуения
Осязание
Кожа животных усеяна различными чувствительными рецепторами. Эти рецепторы реагируют на различные прикосновения. В ответ на прикосновение рецептор растягивается или сжимается. Чем сильнее прикосновение или давление – тем сильнее растягивается рецептор. Чувство осязания возникает за счет работы миллионов кожных рецепторов. Особенно на осязание полагаются живущие в темноте животные. В коже располагаются не только «датчики» прикосновений. Посмотрите на картинку. За какие ещё ощущения отвечают рецепторы кожи?
Кожные рецепторы могут быть сконцентрированы в одной части тела для создания особо чувствительной области. Например, на рыльце кротов – звездоносов располагается 22 чувствительных кожных выроста. Этими выростами слепой крот не сможет схватить или почуять добычу. Зачем тогда они нужны? Секрет в том, что выростами крот нащупывает мир вокруг. На звёздном рыле располагается 25 тысяч рецепторов – больше чем на человеческой руке. За считанные секунды крот ощупывает ими более двадцати мелких объектов. Членистоногие тоже способны ощущать прикосновения. Все их тело усеяно чувствительными волосками – сенсиллами.
Обычно кожные рецепторы участвуют в ощущении прикосновений. Но некоторые животные с их помощью улавливают вибрации. Другими словами, с их помощью животное слышит.
В коже животных также располагаются болевые рецепторы. Они реагируют на чрезмерную температуру, давление или повреждение поверхности тела. Ощущение боли – важное эволюционное приобретение. Боль сигнализирует о травме или болезни. Ощущение боли заставляет животное уйти в безопасное место или указывает на место, где стоит «зализать» рану. Рецепторов боли в коже больше, чем любых других рецепторов. Болевые рецепторы находятся и во внутренних органах. Они позволяют обнаруживать боль, например в животе или сердце. Некоторые животные утрачивают способность ощущать боль. Например, в коже голых землекопов присутствуют болевые рецепторы. Однако они не передают «болевой» сигнал в головной мозг.
Рыбы и личинки земноводных улавливают движение воды за счёт боковой линии. Боковая линия образована рецепторными клетками невромастами. Ток воды изгибает кончик невромаста, и рыба определяет направление течения воды. Многие виды рыб используют боковую линию для синхронного плаванья в косяке. Каждая рыба своими невромастами ощущает, как движутся другие рыбы. Охотникам сложно выделить в косяке отдельную цель. Весь косяк постоянно перемещается и может внезапно сменить направление. Если рыбе перерезать нерв, идущий от невромастов к мозгу, то рыба потеряет способность плавать в унисон с остальным косяком.
У большинства млекопитающих на морде имеются особые волосяные выросты – вибриссы. Однако вибриссы гораздо чувствительнее обычных волос. Каждую вибриссу оплетают сотни нервных окончаний. Ученые предполагают, что вибриссы эволюционировали из боковой линии рыб или амфибий. Подобно невромастам, вибриссы ощущают движение воздушных потоков. Эти потоки отражаются от окружающих предметов и улавливаются вибриссами. Мозг собирает информацию от каждой вибриссы и создает объемную картинку окружающего пространства. Особенно вибриссы развиты у водных и ночных млекопитающих. Вибриссы помогают этим животным «на ощупь» ориентироваться в полной темноте или в мутной воде. При помощи вибрисс, например, кошка может оценить размер щели. Так кошка поймет – протиснется она в щель или нет.
За ощущение температуры отвечают терморецепторы. У зверей и птиц терморецепторы участвуют в регуляции температуры тела. Терморецепторы отправляют сигналы в мозг, а тот действует как термостат. Мозг повышает температуру тела, когда холодно или понижает, когда жарко. Удивительной способностью обладают ямкоголовые змеи. Они получили свое название за особые ямки на голове, усыпанные терморецепторами. Эти ямки улавливают тепловую энергию от жертвы. Мозг змеи «объединяет» зрительную и тепловую информацию. В результате змея буквально видит тепло, исходящее от жертвы. Ямкоголовые способны заметить разницу температур в 0,1 ℃.
У кого нет вкусовых ощущений и не чувствуют вкуса
Вкусовые ощущения не только удовлетворяют гурманов, но и защищают как животных, так и человека от токсичных веществ. Но есть некоторые млекопитающие, у которых нет вкусовых ощущений — эти рецепторы исчезли в процессе эволюции. Согласно новому исследованию у китообразных — китов и дельфинов может не хватать этой способности. Это животные без вкуса.
Мутации у китообразных предков уничтожили четыре из пяти основных вкусов.
Какие бывают вкусовые ощущения
В основном существует пять основных вкусовых ощущений: сладкое, горькое, умами (чабер) — типа перца, кислый и соленый.
Вкусовые ощущения помогают людям оценить химический состав продуктов, находящихся во рту.
Рецепторами вкуса являются белки, встроенные в язык. По большей части гены рецепторов вкусовых ощущений представляются у всех позвоночных.
За исключением китообразных. Исследователи обнаружили массовые потери этого чувства рецепторами у этих животных, показав геномы 15 видов. Вкусовые гены не ушли сами по себе, но были непоправимо повреждены мутацией. Гены кодируют белки, которые в свою очередь выполняют определенные функции в клетках. Китообразные не различают рецепторами сладкий, горький, умами и кислый вкус. Единственным исключением остался соленый. Потеря горького явилась полной неожиданностью, потому что природные токсины, как правило, имеют горький вкус.
Китовая группа эволюционировала из травоядных наземных млекопитающих, которые стали морскими, где они начали питаться морской пищей. Чтобы выжить у живых существ образовалось чувство, которое сигнализировало, что еда вкусная или опасная.
Основываясь на выводах, вкус рассеялся после того, как китообразные стали полностью водными — 53 млн. лет назад — но прежде, чем группа разделилась 36 миллионов лет назад на зубчатых и усатых китов.
Сохранение соленого рецепторами у китообразных свидетельствует о том, что они имеют другую жизненно важную роль, например, поддерживать уровень употребления соли и, таким образом, кровяное давление. Притупление восприятия может быть опасным, если происходит разлив токсичных веществ в воду. Касатки невольно мигрировали из разливов нефти, в то время как водорослевые токсины образованные из стока удобрений постоянно просачиваются в воду.
Поэтому китообразные, не имеющие вкусовых ощущений, склонны проглатывать пищу всю целиком не различая.
Если не жевать пищу и предпочитать глотать пищу целиком, то вкус действительно становится неактуальным, но опасным.
Чувствуют ли кошки и собаки сладкий вкус
Вопросами физиологии вкуса животных занимаются ученые-биологи. Они исследовали строение вкусовых рецепторов, их расположение и количество, пути передачи сигналов в мозг. Было определено, каким образом у различных видов млекопитающих формируется вкусовая палитра, в том числе – чувствуют ли собаки и кошки сладкий вкус.
Что такое вкус
Вкусовая сенсорная система – вид хеморецепции, позволяющий анализировать химический состав веществ, которые поступают в организм во время еды. Информация о попавшем в ротовую полость веществе «считывается» рецепторами, расположенными в сосочках языка. От этих биологических «мини-датчиков» сигнал по нервным волокнам передается в кору больших полушарий мозга.
Известны вкусовые оттенки нескольких видов: сладкий, соленый, кислый, горький, а также открытый недавно белковый («умами»). Каждый вид рецепторов реагирует только на определенный вид вкуса, и если какой-либо вид «датчика» отсутствует, то вкусового ощущения не возникнет. У человека на языке около 9 тысяч хеморецепторов, у большинства животных их намного меньше: у псовых около 1700, у кошачьих около 500.
У кошек и собак имеется несколько типов вкусовых сосочков, отличающихся по форме: по периметру языка располагаются грибовидные, по его краям – листовидные, а у корня языка – желобовидные. Предполагается, что с помощью желобовидных сосочков животные определяют горький вкус, а при помощи листовидных и грибовидных – остальные. «Горьких» рецепторов и у собак, и у котов больше, чем остальных, но это и объяснимо: почти все яды имеют горький привкус, а умение различить опасность важно для сохранения жизни.
Какие вкусы различают кошки
Судя по количеству рецепторов, вкусовая палитра кошек не очень широка, но они прекрасно ориентируются в пище, потому что обоняние у этих животных развито гораздо сильнее, чем у людей. Из пяти известных вкусовых оттенков коты различают только четыре: кислый, соленый, горький и «умами». К двум последним чувствительность у кошек очень велика.
Горький вкус кошачьи чувствуют отлично благодаря большому количеству отвечающих за него рецепторов, и интуитивно избегают продуктов с оттенком горечи. К соленому эти животные равнодушны, а кислое любят: многие коты с удовольствием лакомятся квашеной капустой или огурцами. Вкус белковых продуктов, «умами», кошек также весьма привлекает. Зная это, некоторые изготовители в виде вкусовых добавок для кошачьих кормов используют фосфорную и глутаминовую кислоту.
А сладкий вкус кошки не понимают, они его не чувствуют. Причина такого явления чисто физиологическая: ген, отвечающий за распознавание сладкого, у этих животных неактивен, и рецепторов на этот вкус нет. Этот факт был доказан учеными Филадельфийского Центра химических ощущений (США). И если ваш питомец с удовольствием поедает мороженое или сгущенку, то его привлекает не сахар, а содержащиеся в этих лакомствах жир или углеводы.
Искусственные подсластители (цикламат натрия, аспартам, сахарин) кошками воспринимаются как горечь, и вызывают отвращение.
Какие вкусы различают собаки
Собаки, так же как человек, различают горький, кислый, соленый и сладкий вкус. Поэтому угощение в виде кусочка печенья или ломтика арбуза пес, в отличие от кота, способен оценить вполне «профессионально». Мало того, исследования показали, что у псовых на кончике языка имеются рецепторы, предназначенные для оценки качества воды.
Любители домашних животных нередко удивляются, что коты очень разборчивы в еде, а собаки, напротив, готовы проглотить предметы совершенно несъедобные, найденные на дороге или в мусорнике. По логике вещей, лучше оценивать вкусовые качества должны были бы собаки: у них в три раза больше хеморецепторов, чем у котов.
Феномен собачьей «всеядности» заключается в сильно развитом обонянии. У собак в носу имеется около 125 миллионов сенсорных желез, тогда как у человека их не больше 10 миллионов. Поэтому «вкусное», на их взгляд, собаки выбирают по нюху, а поскольку псовые являются падальщиками, они с удовольствием поедают дурно пахнущие отбросы.
Кинологи считают, что пищевые предпочтения у собак часто формируются еще во время внутриутробного развития (это называется «собачьим эквивалентом комфортной еды»): что мать ест во время беременности, то и будет вкусным для щенка, когда он родится.
Ученые выяснили, как язык распознает пять базовых вкусов пищи
МОСКВА, 9 авг – РИА Новости. Биологи нашли в языке мышей набор из особых молекул, участвующих в передаче информации о вкусе пищи в мозг, и «перемешали» их таким образом, что грызун начал считать сладкую пищу горькой, а горькую еду – сладкой, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature.
«Вкусовые рецепторы в нашем языке обновляются каждые три недели, и при этом обновлении нет никакой гарантии того, что рецепторы одного типа будут заменены такими же клетками. Каждый раз, когда происходит эта замена, клетка должна каким-то образом узнать, с какой частью мозга, распознающей вкусы, она должна соединиться», — рассказывает Ходжун Ли (Hojoon Lee) из Колумбийского университета в Нью-Йорке (США).
Считается, что большинство млекопитающих и птиц умеют различать пять базовых вкусов — кислый, сладкий, горький, соленый и «умами», вкус белков и глутамата натрия. Многие животные, к примеру, хищные кошки и пингвины, потеряли способность распознавать вкус сладкой и горькой пищи, так как это умение не помогает им выжить, в отличие от травоядных и всеядных животных.
Ученые достаточно давно считали, что язык человека содержит в себе обособленные наборы рецепторов, отвечающие за распознавание этих вкусов. К примеру, рецепторы сладкого находятся на кончике языка, горький вкус определяется клетками у его основания, а кислого и соленого – его краями.
Шесть лет назад Ли и его коллега Чарльз Цукер выяснили, что это на самом деле не так – все вкусовые сосочки языка оказались устроены одинаково, и все различия в их работе были связаны с тем, к каким регионам мозга они подключались. Эти клетки мозга, как обнаружили ученые, были жестко завязаны на распознавание определенного вкуса, и их работу нельзя было поменять, в отличие от универсальных рецепторов языка.