Когтистые бурозубки на зиму уменьшают мозг, но увеличивают нос

Рис. 1. Когтистые бурозубки (Sorex unguiculatus) — самые крупные землеройковые в Японии. Они передвигаются, прокладывая ходы в густой растительности и слоях опавшей листвы, а иногда роют туннели, проникая из слоя гумуса в почву с помощью мощных передних лап. Животные ведут одиночный образ жизни и занимают определенную территорию. Обладая высоким уровнем метаболизма, бурозубки питаются регулярно, не делая различий между днем и ночью. На фото — когтистая бурозубка из Зоологического парка Тама в Токио. Фото с сайта tokyo-zoo.net

Мелкие млекопитающие, такие как бурозубки, способны уменьшать размер тела, головного мозга, черепа и внутренних органов к холодному времени года и восстанавливать его при наступлении тёплого сезона. Это явление, названное феноменом Денеля, известно уже несколько десятилетий. Сейчас же японские исследователи обнаружили, что в случае когтистой бурозубки (Sorex unguiculatus) мозговая и носовая части черепа перед зимой меняются неодинаково: первая уменьшается в объёме, однако вторая растёт. Авторы открытия предлагают называть это обратным феноменом Денеля и считают, что увеличение носа помогает прогреть заходящий в него зимой холодный воздух.

Млекопитающие в большинстве своём поддерживают одну и ту же температуру тела независимо от того, насколько холодно или жарко вокруг. Чем меньше зверёк, тем сложнее даётся ему такая терморегуляция: со снижением объёма тела ускоряются как его разогрев, так и охлаждение. Поэтому животные из мест с сезонным климатом вынуждены прибегать к разным дополнительным средствам терморегуляции, например отращивать на зиму более густой мех или более толстую прослойку подкожного жира. Кто-то «позволяет» себе снизить температуру тела до минимума, почти прекратив при этом активную жизнедеятельность, — впадает в спячку.

Среди мелких млекопитающих есть множество видов, которые остаются активными и зимой. В их числе бурозубки — миниатюрные насекомоядные, родственники кротов. В 1949 году польский зоолог Август Густав Денель (см. August Dehnel) исследовал самый распространённый в Европе вид, бурозубку обыкновенную (Sorex araneus), и на примере уже погибших особей показал, что зимой объём черепной коробки бурозубок меньше, чем летом. Коллега Денеля Здислав Пуцек установил количественную разницу между этими значениями: 17% (Z. Pucek, 1963. Seasonal Changes in the Braincase of Some Representatives Of The Genus Sorex from the Palearctic Get access Arrow). Кроме головного мозга и черепной коробки на зиму уменьшаются и внутренние органы, например печень и почки.

Впоследствии феномен Денеля был продемонстрирован и на других млекопитающих: кротах, полёвках, ласках и горностаях. В 2025 году американские исследователи показали, что у местных бурозубок в холодный период года обратимо уменьшается не только объём мозговой части черепа, но и длина бедренной кости (B. S. McLean et al., 2025. Seasonal Body Size Plasticity and the Generality of Dehnel’s Phenomenon in Sorex Shrews).

Механизмы временного уменьшения черепной коробки тоже были исследованы. Эксперименты с применением магнитно-резонансной томографии (МРТ) выявили, что у обыкновенных бурозубок на зиму снижается содержание воды в клетках головного мозга, а само количество нейронов не уменьшается, а кое-где, например в обонятельной луковице, даже растёт (C. Baldoni et al., 2025. Programmed seasonal brain shrinkage in the common shrew via water loss without cell death). Всё это позволяет бурозубкам сохранять активность и «ясность ума» в холодное время года.

Несмотря на большое количество работ, посвящённых феномену Денеля, остаётся ещё много неразрешённых связанных с ним вопросов. В частности, до недавнего времени никто не проводил исследования на азиатских видах бурозубок, которых весьма много (а северо-восток Азии считается одним из крупнейших центров видообразования для млекопитающих этого рода). Кроме того, во всех предыдущих исследованиях череп рассматривали как единое целое, не разделяя его на мозговую и «носовую» (ростральную) часть. Учёные с острова Хоккайдо, известного своими суровыми зимами, решили исправить это и провели работу на черепах когтистых бурозубок (Sorex unguiculatus, рис. 1) — преобладающего вида в их местности.

Зоологи из Университета Хоккайдо сделали многочисленные замеры черепов 67 самцов, 51 самки и 18 особей неопределённого пола. Для всех черепов была известна дата получения образца (у большинства это 1977–1979 годы). Исследованных поделили на две возрастные группы: сеголетки и перезимовавшие взрослые (большинство когтистых бурозубок рождается весной-осенью, после зимовки достигает половой зрелости и ко второй зиме своей жизни погибает).

Черепа бурозубок взвешивали с точностью до 0,1 мг и фотографировали с разных ракурсов: сверху (дорсальный вид), снизу (вентральный вид), справа сбоку (латеральный вид). Также отдельно фотографировали нижние челюсти (справа сбоку). Далее по цифровым фотографиям с помощью 32 меток на каждом черепе определяли десять расстояний для неподвижных частей черепа и четыре расстояния для нижней челюсти (рис. 2). Сравнивая эти расстояния у бурозубок разного возраста и пола, исследователи определяли, какие измерения растут к зиме, какие снижаются, а какие значимо не изменяются.

Рис. 2. Череп и нижняя челюсть когтистой бурозубки в нескольких проекциях и измерения, которые учитывались в исследовании. Красными стрелками отмечены расстояния, которые уменьшались зимой; синими — расстояния, которые увеличивались зимой; зелёными — расстояния, которые значимо не менялись. BCL — длина черепной коробки, BCW — ширина черепной коробки, BCH — высота черепной коробки, ABH — высота передней части черепной коробки, OCH — высота черепа по глазницам, PPH — высота постгленоидного отростка, MAH — высота нижней челюсти, APL — длина углового отростка, MBD — глубина тела нижней челюсти, MAL — длина нижней челюсти, OCW — ширина черепа по глазницам, VUW — ширина черепа на уровне пятых однобугорчатых зубов, TRL — длина зубного ряда, GSL — наибольшая длина черепа. Изображение из дополнительных материалов к обсуждаемой статье

По результатам измерений оказалось, что и у самцов, и у самок когтистых бурозубок зимой снижались масса тела (её измеряли при поимке зверьков много лет назад), масса и длина черепа, а также высота его мозговой части (черепной коробки) и длина зубного ряда. В то же время увеличивались высота постгленоидного отростка (см. Postglenoid Tubercle) височной кости и ширина черепа на уровне пятых однобугорчатых зубов (фактически, ширина нёба). Оба этих измерения относятся к передней, «носовой» части черепа.

Авторы статьи делают заключение, что феномен Денеля довольно широко распространён среди мелких млекопитающих, обитающих в суровом климате. По крайней мере, теперь точно существует свидетельство того, что для одного вида бурозубок из Северо-Восточной Азии он характерен. Кроме того, японские учёные отмечают и «обратный феномен Денеля» — увеличение носовой части черепа зимой и её уменьшение к тёплому времени года. В качестве объяснения этому явлению они предлагают три гипотезы, которые не исключают друг друга:

1) передняя часть черепа механически укрепляется на зиму, чтобы расширить доступный выбор пищи в условиях, когда её мало (укус становится сильнее);

2) увеличенная носовая полость лучше прогревает заходящий в неё зимой холодный воздух;

3) растёт площадь поверхности обонятельного эпителия, что позволяет эффективнее искать добычу.

Некоторые из этих гипотез подвергают сомнению сами авторы статьи. Во-первых, когтистые бурозубки питаются в основном дождевыми червями, для которых не нужны мощные челюсти. Во-вторых, в почве, откуда берут пищу бурозубки, доступность еды слабо зависит от сезонов. В-третьих, согласно первой гипотезе, на зиму должна бы увеличиваться и нижняя челюсть, но она этого не делает. Чтобы подтвердить третью гипотезу, необходимы гистологические исследования: мало предположить, что обонятельный эпителий увеличивается, нужно ещё это показать. Поэтому самой правдоподобной на данный момент остаётся вторая гипотеза.

Интересно, что само по себе уменьшение черепной коробки и головного мозга, по крайней мере у обыкновенной бурозубки, идёт вразрез с некоторыми экологическими правилами. Так, в 2020 году немецкие исследователи установили, что несмотря на «усыхание» мозга и ряда внутренних органов обмен веществ у измельчавших на зиму бурозубок не ускоряется (P. J. Schaeffer et al.,2020. Metabolic rate in common shrews is unaffected by temperature, leading to lower energetic costs through seasonal size reduction). Они не начинают потреблять больше кислорода на единицу массы, как это следовало бы из правила Аллена. Почему это так, авторы статьи 2020 года на момент публикации не установили.

Источник: Yugo Ikeda, Yukina Suwa, Satoshi D. Ohdachi. Dehnel's phenomenon is not a simple reduction of size: seasonal change in skull shape of the long-clawed shrew (Soricidae, Mammalia) // Proceedings of the Royal Society B. 1 August 2026; 293 (2077): 20260244. DOI: 10.1098/rspb.2026.0244.

Светлана Ястребова