Точность движений млекопитающих связали с рецепторами сухожилий

Двигательные способности четвероногих животных во многом зависят от способностей их нервной системы точно координировать моторику скелета и мышц. Это можно заметить и со стороны: если присмотреться к движениям конечностей крокодила, видно, что они далеко не так плавны, точны и экономичны, как движения кошки.

Профессору Нью-Йоркского технологического университета Майклу Гранатоцки (Michael Granatosky) впервые удалось связать эту разницу в различиях строения периферической нервной системы млекопитающих, с одной стороны, и более «примитивных» пресмыкающихся и земноводных — с другой. Подготовленная им и его коллегами статья опубликована в Journal of Experimental Biology.

Дело в том, что в местах соединения мышечных волокон и сухожилий у четвероногих тетрапод имеются особые рецепторы — органы Гольджи. Они отслеживают натяжение мускула, сигнализируя об опасной нагрузке, способной его повредить. У земноводных и пресмыкающихся сухожильные органы Гольджи распределены по всей этой области. Однако у птиц и млекопитающих они находятся непосредственно в участках соединения мускула и сухожилия.

Ученые предположили, что это позволяет более «сложным» тетраподам точнее регистрировать растяжение и обеспечивает повышенный контроль над движениями. «Эти структурные различия давно известны, однако до сих пор никто не задумывался о том, какие они имеют последствия для животных», — говорит профессор Гранатоцки.

Чтобы выяснить это, биологи собрали и проанализировали данные о двигательной активности представителей 55 видов. В частности, они рассмотрели статистику длины шага, обнаружив, что у пресмыкающегося или земноводного он может варьироваться в довольно заметных пределах. А вот млекопитающие движутся по ровной поверхности практически равными, точными движениями.

Такая точность, по-видимому, не просто повышает ловкость животного, но и позволяет экономить энергию, увеличивает контролируемость падений, снижает травматичность. Ученые даже предполагают, что именно особенности анатомии периферической нервной системы позволили птицам и млекопитающим существенно снизить массу своего скелета, который сделался в разы легче, чем у сравнимых по размерам рептилий.

«Кости пресмыкающихся и земноводных способны выдержать нагрузки, в десять раз превышающие их собственный вес, тогда как у птиц и млекопитающих — только в 2,5 раза, — отмечает Майкл Гранатоцки. — Возможно, они получили более легкую и энергетически менее затратную структуру костей именно потому, что больше не нуждались в тяжелом защитном “каркасе”».