Что такое вибрисс? Их функция в жизни млекопитающих

Известная пословица гласит, что кошке усы даны для красы. Так ли это на самом деле? Длинные жесткие волосы далеко не для эстетики. Они обладают осязательной чувствительностью и являются трансформировавшимися в процессе эволюции рецепторами. В научной среде их называют вибриссами. Слово происходит от латинского «vibro», что значит "колеблюсь", "извиваюсь". Поговорим более подробно о том, что такое вибриссы? Зачем они нужны?

Вибриссы или усы

Вибриссы – это механочувствительные жесткие волосы характерные для многих млекопитающих. Они всегда заметны и выделяются над поверхностью шерстного покрова. Как правило, они располагаются группами на голове животного: возле носа, глаз, на нижней и верхней челюсти. Встречаются вибриссы и на других частях тела. Например, у сумчатых они есть на лапах. Их размеры могут варьироваться. Так для домашних кошек характерна длина 6-7 см.

Вибриссы являются специализированным органом чувств. Основание каждого волоска погружено в волосяную сумку, окруженную венозными полостями. К каждой из них подведены сотни нервных окончаний. Волоску отведен отдельный участок в головном мозге. Те, что расположены на голове, иннервируются тройничным нервом.

Вибриссы не вечны и с течением времени они истираются, а затем заменяются новыми. Процесс происходит незаметно и поэтапно. Поэтому животное не остается абсолютно обезоруженным.

Отличия вибрисс от волос

В поисках ответа на вопрос о том, что такое вибриссы, многие исследователи задумываются, являются ли они волосами. Между двумя этими образованиями существует целый ряд различий. Вибриссы в отличии от волос двигаются при помощи поперечнополосатой мускулатуры, а не гладкой. Их соединительнотканная капсула развита сильнее. Они не имеют потовых желез, а сальные слаборазвиты. У них отсутствует сердцевинный слой, а также на них не влияет общая линька. В конце концов они выполняют совершенно другую функцию в жизни животных. Косвенным доказательством того, что вибриссы и волосы - это не одно и то же, может послужить опережающее развитие иннервации первых в онтогенезе.

На фото вы видите котенка в утробе матери. Вибриссы развиваются на теле эмбриона раньше, чем волосы. Это одно из свидетельств их более ранней эволюционной истории.

Разнообразие вибрисс

Прежде, чем выяснить, для чего нужны вибриссы животным, узнаем некоторые особенности, касающиеся их. Как уже было сказано выше, они двигаются при помощи поперечнополосатой мускулатуры.

Вибриссы делят на активные (приводятся в движение усилием воли, либо непроизвольно) и пассивные (неподвижные). Так, у человекообразных обезьян они не имеют собственных мышц. Движение осуществляется за счет мимической мускулатуры. У лошадей, свиней вибриссы неподвижны.

Эти образования могут сохраняться даже при отсутствии волосяного покрова, как, например, у представителей отряда сирен. У китов полосатиков многочисленные вибриссы присутствуют именно в качестве специализированных органов, а не как рудиментарные остатки. У большинства дельфинов во взрослом возрасте на морде остаются лишь ямки от неразвитых усов. Ювенильные вибриссы преобразуются в специализированные тактильные органы, реагирующие на низкочастотные колебания и давление воды.

Эволюция вибрисс

Анализ строения костей черепа древних зверообразных пресмыкающихся позволил ученым сделать вывод о том, что такое вибриссы. Они считают, что это более древнее образование, чем простые волосы. Вероятно, волосяные капсулы вибрисс развились из органов боковой линии водных амфибий и рыб. Они стали выполнять аналогичную функцию, но только на суше, а не в воде.

Схожую роль играют такие конвергентные вибриссам органы, как усики у членистоногих, педипальпы у паукообразных, жесткие неопушенные перья у птиц.

Функция вибрисс у млекопитающих

Вибриссы у млекопитающих выполняют тактильную функцию. Это основное отличие от волосков, которые предназначены для теплоизоляции. Чувствительные вибриссы улавливают воздушные потоки, отражающиеся от распложенных поблизости предметов. Это позволяет животному независимо от остроты зрения уклоняться от препятствий, определять расположение предметов и спокойно передвигаться даже в полной темноте. Достаточно вспомнить домашних и диких кошек, бесшумно преодолевающих препятствия по ночам. Нервные импульсы от вибрисс поступают в головной мозг, который суммирует все сигналы и на их основании создает достоверную и полную трехмерную картину окружающего мира. Такова функция вибрисс в жизни млекопитающих.

Вибриссы у дельфинов

Знаете ли вы о том, что дельфины подобно скатам способны чувствовать электрические поля. Они ощущают их при помощи корней неразвитых вибрисс. Функция открыта сравнительно недавно. О ней говорится в статье журнала «Proceedings of the Royal Society B».

Способностью к ощущению присутствия электрических полей обладают многие рыбы и земноводные. Специальные органы возникли у них из боковой линии. До настоящего времени среди млекопитающих такая способность была обнаружена только у ехидны и утконоса. Для определения электрического поля они используют измененные кожные железы, иннервируемые тройничным нервом.

Электрорецепция у млекопитающих впервые была обнаружена профессором В. Ханке и его командой. Как выяснилось, необходимый для этого орган возник в результате трансформации вибрисс. Ямки у гайанских дельфинов, в которых расположены неразвитые усы, не бесполезны. В процессе эволюции вибриссы изменили способ распознавания объектов. Они утратили способность к идентификации механического воздействия, но обрели чувствительность к электрическим полям. Они используют эту физиологическую особенность для поиска пищи в придонных слоях. Вода в местах обитания гайанских дельфинов мутная и обнаружить добычу только при помощи зрения практически невозможно. Именно поэтому у них развилось «шестое чувство». Ведь все живые существа – это источники слабых электрических полей.

Кошачьи усы: интересные факты

• Секрет бесшумного передвижения кошек в ночной мгле – это не острое зрение, а чувствительные вибриссы, которые позволяют установить расположение всех объектов и препятствий в темноте.
• Вибриссы у кошек расположены по всему телу. Наиболее выразительные, безусловно, можно найти на морде. Однако, если вы приглядитесь повнимательнее, то обнаружите вибриссы на щиколотках, лапах, хвосте. Они помогают кошке во время охоты.
• Довольно часто можно заметить, как кошка направляет вперед свои вибриссы. Что такое положение чувствительных волосков может обозначать? Во-первых, любопытство. Животное исследует таким способом все новое. Во-вторых, дружелюбие. Если же вибриссы, напротив, прижаты к мордочке – это говорит о тревоге, агрессивности и обеспокоенности.
• Вибриссы – это своеобразная метеостанция. Обратите внимание на кошку в момент перед прыжком. Она непременно пошевелит усами, чтобы скорректировать положение тела и силу толчка с учетом скорости ветра и его направления.

Вибриссы у человека

Что такое вибриссы у млекопитающих вполне понятно. Но почему они отсутствуют у человека и в то же время есть у многих приматов? Ученые сопоставили геномы шимпанзе и людей, и это позволило обнаружить целый ряд генетических особенностей. Именно они лишили человека некоторых распространенных среди млекопитающих анатомических черт, в том числе и вибрисс, а также привели к увеличению объема головного мозга.

Как оказалось, людей от обезьян отличают главным образом утраченные фрагменты ДНК, так называемые делеции, а не генетические приобретения. В геноме человека оказалось 510 таких изменений – это пустые места, которые практически у всех других животных заполнены. В их числе фрагмент генома связанный с производством особого белка-рецептора (androgen receptor), реагирующего на мужские гормоны. С высокой степенью вероятности он может быть связан со вторичными половыми признаками. Ученые предположили, что потеря этого генетического фрагмента привела к тому, что у людей исчезли две черты, свойственные многим млекопитающим, в том числе и шимпанзе – это волоски-вибриссы и кератиновые шипы на пенисе.