Осьминоги и кальмары, используемые в научных исследованиях, вскоре смогут получить такую же правовую защиту, как мыши или обезьяны. В начале сентября Национальные институты здравоохранения США (NIH) запросили отзывы о предлагаемых руководящих принципах для одобрения исследовательских проектов с участием головоногих моллюсков советами по этике. Сбор ответов продлится до 22 декабря.
Оставайтесь в курсе последних событий! Подписывайтесь на наш канал в Telegram.
Photo copyright: Pixabay.com
Головоногие моллюски относятся к числу наиболее поведенчески и неврологически сложных беспозвоночных. Также они очень востребованы в целом ряде областей биологии в качестве модельного организма. Нейробиологи исследуют гигантские аксоны (диаметром до одного миллиметра) и гиганские синапсы кальмаров Doryteuthis pealeii, а световой орган кальмара Euprymna scolopes произвел революцию в изучении симбиотических отношений организма-хозяина и бактерий. Эндрю Хаксли и Алан Ходжкин получили в 1963 году Нобелевскую премию по физиологии и медицине «за открытия, касающиеся ионных механизмов возбуждения и торможения в периферических и центральных участках нервных клеток», за эксперименты, проведенные на Doryteuthis pealeii. Сегодня с участием головоногих изучают регенерацию, способность к камуфляжу, физиологию зрения, поведенческие механизмы и даже проблему происхождения сознания.
«Всё больше данных демонстрирует, что головоногие обладают многими необходимыми биологическими механизмами восприятия боли», — говорится на сайте NIH. Но поскольку мозг головоногих сильно отличается от мозга млекопитающих, определение того, какие исследования считать этичными, потребует дальнейшего изучения.
В данный момент руководящие принципы использования животных в научных исследованиях разрабатывает Служба общественного здравоохранения США (PHS). Ее руководства используются как в учреждениях NIH, так и в Национальном научном фонде. Прежде чем исследовательский проект получит федеральное финансирование, ученые должны получить одобрение этического комитета своего учреждения, который оценивает планируемое исследование на предмет соответствия стандартам PHS. При этом в существующих документах под животными понимаются только позвоночные. Эксперименты, например, на насекомых или моллюсках не требуют одобрения этическим комитетом. В конце прошлого года члены Палаты представителей и Сената США направили письма в NIH и PHS с просьбой переопределить понятие «животное», включив в него головоногих моллюсков.«Мы очень рады видеть, что NIH предлагает такое руководство», — говорит Кэтрин Кребс, специалист по медицинским исследованиям в некоммерческой организации по защите прав животных «Комитет врачей за ответственную медицину». Кребс считате, что предложение NIH неидеально — по ее мнению, некоторые этические комитеты часто применяют правила непоследовательно, и ее организация в конечном итоге хотела бы, чтобы головоногие моллюски были полностью исключены из исследований. «Но мы считаем это победой», — говорит она.
Исследователи головоногих также приветствуют этот шаг. Хотя число финансируемых из федерального бюджета США исследований головоногих моллюсков невелико, оно растет, поскольку ученые, ранее использовавшие других модельных животных, таких как мыши, заинтересовались изучением основ биологии нервной системы головоногих моллюсков. «Мне трудно представить, как это может стать помехой, — говорит биолог Клифтон Рэгсдейл из Чикагского университета, изучающих осьминогов. — То, что полезно для благополучия животных, также хорошо влияет на качество исследований».
Однако пока неясно, какими должны быть правила, которыми могли бы руководствоваться исследователи головоногих. Робин Крук, морской биолог из Университета штата Калифорния в Сан-Франциско, говорит, что проблема сложна — поскольку о биологии головоногих известно так мало, что ученые не знают, как обеспечить благополучие животных. Например, известно, что опиоидные препараты подавляют боль у мышей, но никто не знает, как реагируют на них болевые рецепторы у разных видов головоногих моллюсков. Не понимая этого, говорит Крук, трудно сказать, притупил ли анестетик боль или просто расслабил мышцы животного. Крук и ее коллеги исследовали эффективность обезболивания на каракатицах из отряда сепиолид (Sepiolida), но, несмотря на тестирование на сотнях животных, им не удалось выяснить, какие препараты наиболее действенны. «Девяносто процентов того, что мы пробовали, оказались безрезультатными», — говорит она. Крук надеется, что NIH выделит финансирование для подобных исследований с целью создания качественных стандартов.
Определенные успехи в области изучения реакции головоногих на анестезию все-таки есть. В 2018 году Робин Крук и ее коллеги опубликовали в журнале Frontiers in Physiology результаты тестирования нескольких анестетиков на карликовых каракатицах (Sepiabandensis) и осьминогах (Abdopus aculeatus, Octopus bocki). Ученые воспользовались паллиальным нервом, который лежит внутри мантийной полости головоногих и передает сигналы от мантии в мозг и обратно. Он легко доступен и его можно неинвазивно подключить к электроду, чтобы регистрировать нейронную активность.
Тогда они пришли к выводу, что хлорид магния и этанол могут действовать на них как средства общего обезболивания, а лидокаин и хлорид магния – как местные анестетики. Хлорид магния и этанол при добавлении в аквариум вызывали у каракатиц и осьминогов не только обездвиженность, но и полную потерю афферентного и эфферентного нервного сигнала. Подкожная инъекция лидокаина или хлорида магния блокировала поведенческие и нервные реакции на щипание в области инъекции. Удалось также установить, что при применении хлорида магния для общей анестезии обезболивание наступает только через 15 минут после того, как осьминог теряет способность двигаться. А вот диэтиловый эфир, анестетик трикаин (MS-222) и холодная морская вода, которые ранее тоже применялись для анестезии головоногих, испытание не прошли. Первые два препарата оказались токсичными, а вода — неэффективной.
NIH признает наличие пробелов в понимании биологии головоногих моллюсков. В заявлении для журнала Nature агентство сообщило, что некоторые аспекты исследований головоногих моллюсков, такие как восприятие боли и видоспецифичные условия содержания, всё еще изучаются. «Применить политику PHS к головоногим моллюскам в настоящее время сложно», — говорится в заявлении. Однако некоторые существующие рекомендации PHS по использованию животных в исследованиях уже могут быть применены и к головоногим. К ним относятся требования о том, чтобы исследования проводились только в том случае, если они способствуют развитию научных знаний и приносят пользу обществу, чтобы по возможности опыты с животными заменялись на опыты без них (например, исследование проводится на культуре клеток), чтобы исследователи использовали как можно меньше животных и чтобы методы исследований были усовершенствованы с целью свести к минимуму дискомфорт животных, то есть требования, относящиеся к классической «концепции трех R» (replacement, reduction, refinement — замещение, сокращение, усовершенствование).
За пределами США некоторые из вопросов использования головоногих в научных исследованиях уже решаются. В некоторых странах, включая Великобританию, Швейцарию, Норвегию, Канаду, Австралию и Новую Зеландию, для определенных типов исследований головоногих уже требуется этическое одобрение. В Великобритании уже в 1986 году при принятии Акта о надлежащем обращении с животными в научных экспериментах (ASPA — Animals (Scientific Procedures) Act 1986) под его действие попал и обыкновенный осьминог (Octopus vulgaris). В 1991 году действие законов, регламентирующих использование подопытных животных, было распространено на осьминогов в Канаде. Затем аналогичные меры были предприняты и в других странах.
Морской биолог Грациано Фиорито из зоологической станции Антона Дорна в Неаполе в начале этого года возглавил международную группу для разработки рекомендаций по содержанию, уходу и использованию головоногих моллюсков в ходе исследований. Рекомендации включают в себя требования к качеству воды, плотности размещения животных, анестезии и гуманной эвтаназии. Ожидается, что Европейская комиссия законодательно утвердит список минимальных требований примерно в конце года и введет сертификацию во всем Европейском Союзе. Грациано Фиорито надеется, что и PHS в конечном итоге примет аналогичные рекомендации. «Я думаю, что это очень хорошо, что Соединенные Штаты начнут двигаться к стандартизации», — говорит он.