Научные данные, изменившие представления о собаках

Летом опубликовали результаты сразу нескольких исследований, заставивших ученых по-новому взглянуть на собак. Оказалось, что эти животные не хуже специальных тест-систем распознают COVID-19, умеют ориентироваться по магнитному полю Земли и воспринимают человеческую речь почти как люди. Кроме того, собаки стареют иначе, чем мы, поэтому общепринятая формула пересчета их возраста в человеческий, когда один год идет за семь, неверна.

Нюх как анализ ПЦР

Уже к марту стало понятно: мир накрыла пандемия неизвестной ранее болезни. Тест-системы, способные обнаружить в организме вирус SARS-CoV-2, вызывающий COVID-19, были не везде, а их точность не превышала 70 процентов.

Одними из первых эту проблему решили немецкие ученые — правда, не совсем традиционным способом. Они предложили диагностировать инфекцию с помощью собак. Как ни странно, идея сработала: чувствительность к вирусным частицам достигала 83-х, а специфичность — 96 процентов.

На то чтобы научить собак отличать биологические жидкости, зараженные SARS-CoV-2, от неинфицированных, ученым из Университета ветеринарной медицины Ганновера требовалось пять-семь дней. После этого животные верно идентифицировали 949 образцов из 1012: 157 положительных и 792 отрицательных. Случались и ошибки: 33 раза собаки посчитали зараженные жидкости чистыми, а 30 раз, наоборот, нашли вирус там, где его не было.

В исследовании использовались образцы — трахеобронхиальный секрет и слюна — семи инфицированных и семи здоровых людей. Причем собаки одинаково хорошо определяли SARS-CoV-2 в обоих типах биологических жидкостей.

Предыдущие работы показали, что собаки могут выявить у людей малярию и рак. Скорее всего, дело в летучих органических соединениях, запахи которых животные умеют различать. Правда, пока этот необычный метод диагностики в клинической практике не применяют.

Встроенный компас

В июне чешские и американские ученые заявили: собаки ориентируются по магнитному полю Земли. Наблюдая за 27 животными десяти разных пород, исследователи обнаружили, что все они, прежде чем приблизиться к хозяину, пробегают около 20 метров на север или юг. Судя по всему, таким образом собаки определяют правильное направление.

В эксперименте все животные носили специальные ошейники с GPS-маячком и экшен-камерой. Зафиксировали 622 маршрута, по которым двигались собаки, убегая от хозяина и возвращаясь к нему. Большинство повторялись: питомцы приходили к человеку тем же путем, по которому убегали. Однако в 33 процентах случаев они меняли обратный маршрут и приближались к хозяину по кратчайшей траектории. Перед тем как выбрать новый путь, собака пробегала около 20 метров на север или юг. После этого она находила самую короткую дорогу к хозяину.

В эксперименте чешских ученых на собак надевали специальные ошейники с GPS-маячком и экшен-камерой. Эти устройства помогли зафиксировать маршруты, по которым двигались животные, убегая от хозяев и возвращаясь к ним

Дополнительные исследования позволили сделать вывод, что при выборе направления животные не ориентировались на запах хозяина или на солнце, — часто собак выгуливали в пасмурную погоду. Также они не могли запомнить маршрут визуально, считают авторы работы.

Скорее всего, животные просто чувствуют магнитное поле Земли, как птицы и копытные. Они определяют собственное положение в системе координат, а затем находят нужное направление. Однако механизмы магнитной чувствительности авторы работы описать не смогли.

Две недели спустя их коллеги из Университета Центральной Флориды (США) предположили, что дело в магнитотактических бактериях, живущих в организме животных. Эти бактерии каким-то образом воздействуют на головной мозг своих хозяев, благодаря чему у них появляется способность чувствовать магнитное поле Земли.

Считать интонации

Когда человек слышит речь, он воспринимает не только значение отдельных слов и предложений, но и интонацию. Причем сначала мы считываем эмоциональную окраску — за ее обработку отвечают базовые участки мозга. И лишь затем активируются более развитые области коры, где обрабатывается смысл сказанного. Этим летом выяснилось, что у собак все происходит похожим образом. Интонациями занимаются низшие отделы мозга, а смысловой наполненностью — участки коры. Иными словами, ваш питомец, скорее всего, понимает не только что вы ему говорите, но и с какими чувствами вы это делаете.

Биологи из Будапештского университета (Венгрия), поместив собак в МРТ-сканнер, ставили им аудиозаписи человеческой речи — либо знакомую похвалу ("отлично", "хороший мальчик"), либо бессмысленные для них слова ("если"), произносимые с разными интонациями. В аппарате каждый пес проводил около восьми минут.

Выяснилось, что сначала собаки воспринимали тон, с которым произносили слова, а только потом их значение. Причем за обработку эмоциональной окраски речи отвечал один из отделов среднего мозга, участвующий в восприятии звуковых сигналов. А вот лексикой занимались области коры со специализацией в правом полушарии.

Нейрофизиологи обнаружили, что собаки хорошо понимают значение некоторых слов и различают интонации, с которыми они были сказаны, используя те же половины мозга для обработки речи, что и человек.

Год к году

Американские микробиологи разработали способ, позволяющий оценить биологический возраст собак и сравнить его с человеческим. Они предлагают ориентироваться на количество эпигенетических меток на ДНК, а не просто умножать на семь, как сейчас делают ветеринары.

Исследователи проанализировали геномы почти ста лабрадоров-ретриверов разного возраста и посчитали имеющиеся на них эпигенетические метки — молекулы, управляющие активностью генов. Как правило, по мере старения организма их количество на ДНК увеличивается.

Логарифмическая шкала соответствия собачьего возраста и человеческого, определенного по метилированию ДНК

Оказалось, что собаки стремительно взрослеют: к четырехлетнему возрасту на их геномах столько же эпигенетических меток, сколько на ДНК 50-летнего человека. Однако потом процесс замедляется. Биологически 14-летний пес соответствует 70-летнему человеку.

Формула же перевода возраста пса в человеческий выглядит так: натуральный логарифм собачьих лет умножить на 16 и прибавить 31.