У рыб есть мозг: нервная система

Нервная система состоит из головного мозга, связанного с ним спинного мозга и сети нервов. Основная функция мозга заключается в том, чтобы получать и интерпретировать электрические сигналы от различных органов чувств - например, глаз, вкусовых почек, слуховых и осязательных органов, а также отвечать на них. Сам мозг состоит из трех сегментов: переднего мозга, среднего мозга и заднего мозга. Каждый сегмент связан с конкретными сенсорными входами. Например, задний мозг связан со вкусовыми рецепторами.

Контакт с окружающей средой: система органов чувств

Хотя система органов чувств тесно связана с мозгом и нервной системой, ее нередко, как и в данном случае, рассматривают отдельно. Частично это объясняется сложностью и разнообразием органов чувств у рыб, некоторые из которых не имеют аналогов у наземных позвоночных. Система органов чувств снабжает мозг данными о внешних раздражителях, давая возможность рыбе воспринимать и понимать то, что ее окружает, и адекватно реагировать.

Глаза

Глаза рыб по своему строению схожи с глазами млекопитающих. Костистые рыбы в большинстве своем способны воспринимать мир в цвете. Однако в отличие от млекопитающих они не могут изгибать шею, чтобы смотреть из стороны в сторону. Поэтому их глаза специально приспособлены к тому, чтобы охватывать возможно более широкое пространство. Многие хищные рыбы - например, щука Esox spp.- полагаются на свое острое бинокулярное зрение, чтобы подкрадываться к добыче и хватать ее. Однако для многих рыб зрение не так важно, как для высших позвоночных животных, потому что они способны пользоваться другими органами чувств, которые помогают им питаться и плавать в воде. Поэтому потеря одного или даже обоих глаз обычно не является достаточной причиной для умерщвления рыбы. Это особенно справедливо для ночных видов рыб - например, для многих сомов, которые полагаются прежде всего на специальные органы вкуса, с помощью которых они обнаруживают съедобные предметы во время ночных набегов.

Рыбы некоторых видов частично или постоянно живут в пещерах, и зрение им вообще не нужно. Поэтому глаза у них либо отсутствуют, либо в значительной степени атрофированы. Хорошо известным примером среди аквариумных рыб является слепая пещерная тетра, которая так и называется - рыба слепая Astyanax fasciatus mexicanus. У нее нет глаз, а кроме того, она утратила необходимость пигментации. Есть также слепая пещерная рыба - подвид моллиенезии сфенопс Poecilia sphenops, обитающая на юге Мексики. Некоторые другие группы рыб тоже представлены слепыми рыбами, обитающими в пещерах,- в том числе карповые, сомы, бычки и угри.

Акустико-латеральная система

Рыбы способны воспринимать вибрацию, передающуюся по воде, хотя кажется, что у них нет ушей. На самом деле уши у рыб есть, но они полностью внутренние и не имеют внешней ушной раковины, как у млекопитающих. У рыб уши снабжены чувствительными клетками (волосковыми клетками), которые действуют как детекторы вибрации, а также полукруглыми каналами, дающими ощущение силы тяжести и равновесия, как у высших позвоночных.

Еще один компонент акустико-латеральной системы - это система боковой линии. Она состоит из ряда каналов, которые проходят непосредственно под кожей рыбы и связаны с внешней средой посредством множества крошечных пор. Эта система не имеет аналогов у наземных позвоночных. Множество крошечных каналов сконцентрировано в области головы, а главный канал тянется с обеих сторон тела от головы к хвосту и достигает хвостового стебля. Путь этого вытянутого канала виден на поверхности тела рыбы в виде желобка, получившего название боковой линии. У некоторых групп рыб - таких, как цихловые и ползуновые - боковая линия разделена на два или три отрезка. По аналогии с ушами эти каналы содержат чувствительные волосковые клетки, позволяющие уловить вибрацию в воде. Таким образом, акустико-латеральная система позволяет рыбам воспринимать даже незначительную вибрацию, вызываемую находящимися поблизости движущимися объектами - например, другими рыбами. Некоторые рыбы используют эту способность, чтобы засекать добычу - мелких беспозвоночных животных, прячущихся в грунте.

Дистанционный вкус и обоняние

У рыб, как и у других позвоночных животных, есть такие чувства, как вкус и обоняние.

У наземных позвоночных расположение вкусовых почек ограничивается языком. У рыб же они могут находиться на любой части тела. В результате изучения североамериканского сомика-кошки Ictalurus nebulosus обнаружена высокая концентрация вкусовых почек на усиках, что указывает на важную сенсорную функцию этих придатков (см. ниже). Многие рыбы способны "пробовать" воду и чувствовать концентрацию и тип молекул пищи в окружающей воде. Это дает им возможность выследить и поймать белковую пищу, так как они плывут в воде вдоль градиента концентрации молекул пищи, исходящих из источника. Было доказано, что сомик-кошка способен обнаруживать пищу на расстоянии в пять метров даже в полной темноте.

Кроме того, с помощью обоняния рыбы способны определять местонахождение пищи на расстоянии. Обонятельные камеры связаны с ноздрями. Когда рыба плывет, вода проходит через ноздри над обонятельными детекторами. Некоторые рыбы активно прокачивают воду через детекторы. С помощью обоняния рыбы обнаруживают не только пищу, но и молекулы, испускаемые другими рыбами. Эти молекулярные "намеки" иногда служат для репродуктивных целей или предостерегают рыб о том, что поблизости находятся хищники.

Усики

Эти органы обычно имеются у ночных рыб или у рыб, обитающих в темных водоемах. Как уже упоминалось, эти усики обильно снабжены вкусовыми почками. Кроме того, они выполняют осязательную функцию. Таким образом рыбы находят пищу с помощью вкуса и осязания, и им не приходится полагаться на зрение. Среди аквариумных рыб усики имеются у вьюнов, сомов и некоторых представителей семейства карповых. У некоторых сомов и карповых (например, эзомусов или летучих барбусов Esomus spp.) усики очень длинные.

Электрические органы

Слонорылые рыбы (семейство клюворылые Mormyridae), южноамериканские и африканские рыбы-ножи (разные семейства), а также некоторые пресноводные угри и сомы имеют электрические органы, способные вырабатывать низко- или высокочастотные импульсы, используемые в качестве средства общения или для обнаружения пищи. Это замечательное приспособление позволяет таким рыбам обитать в илистых водоемах, где от одного зрения было бы мало толку. Популярным примером среди аквариумных рыб является рыба-слон Gnathonemus petersi - африканский представитель семейства клюворылых. Рыбы некоторых видов обладают мощными электрическими органами, способными вырабатывать высоковольтный разряд, который используется для защиты и оглушения добычи. В пример можно привести африканского электрического угря Electrophorus electricus, который способен вырабатывать невероятно сильный разряд напряжением 500 вольт.

Приобретенный иммунитет

Это более специализированная форма защиты, которая имеет два основных характерных свойства:

1) способность отличать друг от друга разные патогенные организмы;

2) способность к "запоминанию".

Воздействие определенных патогенных организмов стимулирует различные иммунные клетки и приводит их в действие с целью уничтожить врага. Если когда-нибудь впоследствии патогенные организмы того же типа снова атакуют рыбу, тогда приобретенная иммунная система заранее будет готова к бою и расправится с противником эффективнее и быстрее, чем в первый раз. Способность к "запоминанию" связана с особой группой белых кровяных клеток, которые называются лимфоцитами. Когда в результате контакта с возбудителями заболеваний лимфоциты активизируются, они взаимодействуют с другими иммунными клетками и запускают в действие дополнительные системы защиты. Существует определенная группа лимфоцитов, которая способна синтезировать специальные молекулы протеина, которые называются антителами. Они лишают вирусы активности, а кроме того, помогают уничтожать более крупные патогенные организмы и паразитов. Эти антитела присутствуют не только в плазме крови, но могут также находиться в кожной слизи и в других секретах тела.

Из способности рыб развивать приобретенный иммунитет следует, что можно производить вакцины, направленные против различных болезней рыб, точно так, как мы делаем это для людей.

Врожденный иммунитет

Врожденный иммунитет - более примитивная из этих двух систем. Тем не менее именно он чаще всего формирует передовую линию защиты против патогенных организмов. Он может иметь форму обыкновенного физического барьера для нашествия патогенных организмов. Именно такой барьер представляют собой кожа и кожная слизь, причем последняя способна захватывать бактерии и лишать их подвижности. Помимо этого существуют химические барьеры, защищающие организм рыбы от проникновения инфекции - например, кислота, вырабатываемая желудком, и специализированные протеины, обладающие антимикробной активностью. Примером может служить С-реактивный протеин, обладающий антибактериальными и антигрибковыми свойствами, и интерферон, обладающий антивирусными свойствами. Клеточная защита имеет форму примитивных белых кровяных клеток, которые называются фагоцитами. Они "патрулируют" кровь и ткани в поисках патогенных организмов. Обнаружив, они атакуют и поглощают их.

Лимфоидная функция

Рыбы обладают несколькими лимфоидными органами и тканями, которые участвуют в выработке и хранении белых кровяных клеток. Лимфоидная функция связана с тимусом, селезенкой, почками и печенью. Есть основания, позволяющие предположить, что кишечник рыб также имеет участки лимфоидной ткани.