Необъятный мир: Как животные ощущают скрытую от нас реальность - Эд Йонг

По такому же принципу были устроены телескопы, которые в 1609 г. начал использовать Галилей: трубка и линзы с обеих ее концов, позволяющие разглядывать сильно удаленные объекты. Итальянский астроном оказался невольным плагиатором: сам того не ведая, он позаимствовал у пауков-скакунов устройство, которым за миллионы лет до того их наделила эволюция. В ясные ночи они могут рассматривать через это устройство луну.

47

Детеныши у пауков-скакунов прозрачные. При хорошем освещении можно разглядеть, как у них внутри головы поворачиваются глазные трубки.

48

А что делают остальные две пары глаз? Одна, судя по всему, улавливает движение за спиной паука, назначение же другой, совсем слаборазвитой, пока не ясно.

49

В 2012 г. специалист по эволюционной биологии Меган Портер, сравнив почти 900 опсинов разных видов животных, подтвердила наличие у всех этих белков общего предшественника (Porter et al., 2012). Тот изначальный опсин появился у кого-то из древнейших животных и настолько хорошо улавливал свет, что лучшей альтернативы эволюция так и не предложила. Вместо этого она вывела от белка-родоначальника ветвистое родословное древо опсинов, на которых сейчас и строится все зрение. Портер рисует это древо в виде круга, где ветви расходятся во все стороны из центральной точки. Оно похоже на гигантский глаз.

50

Мнение это не общепризнанное. Некоторые исследователи доказывают, что глаз на второй стадии эволюционного развития – фоторецептор с блендой – тоже должен считаться глазом.

51

Перевод А. П. Павлова, М. А. Мензбира, К. А. Тимирязева. – Прим. пер.

52

В 1994 г. Дан-Эрик Нильссон и Сюзанна Пелгер смоделировали на компьютере эволюцию простого глаза третьей стадии в зоркий глаз четвертой (Nilsson and Pelger, 1994). Симуляция начиналась с небольшого плоского диска фоторецепторов. С каждым новым поколением диск понемногу утолщался и становился все более вогнутым. У него появилась грубая линза, которая постепенно совершенствовалась. Если исходить из пессимистичного предположения, что с каждым поколением глаз совершенствуется примерно на 0,005﹪ и новое поколение появляется раз в год, на переход от расплывчатого зрения третьей стадии к чему-то похожему на наше уйдет каких-нибудь 364 000 лет. По меркам эволюции это мгновение ока.

53

Не стоит также считать, будто сложный высокоразвитый глаз непременно принадлежит высокоразвитому существу, а простой – примитивному. У некоторых микроорганизмов, состоящих из одной-единственной клетки, эта самая клетка выступает на удивление сложно устроенным глазом. Возьмем, например, пресноводную бактерию Synechocystis: свет, падающий на эту сферическую клетку с одной стороны, фокусируется на обратной (Schuergers et al., 2016). Бактерия чувствует, откуда поступает этот свет, и движется к нему. Это, по сути, живой хрусталик, а вся ее мембрана – сетчатка. Таким же живым глазом можно считать варновииды – группу одноклеточных водорослей: в каждой их клетке имеются компоненты, напоминающие хрусталик, радужку, роговицу и сетчатку (Gavelis et al., 2015). Но что они видят и видят ли вообще – вопрос открытый.

54

Так зачем же зебрам полосы? У Каро имеется окончательный ответ: чтобы отпугивать кровососущих мух (Caro et al., 2019). Африканские слепни и мухи цеце переносят ряд заболеваний, которые смертельны для лошадей, а зебр с их короткой шерстью эти насекомые донимают особенно сильно. Однако полосатость каким-то образом дезориентирует кровопийц. Снимая на видео настоящих зебр и обычных лошадей, замаскированных под зебр, Каро продемонстрировал, что мухи подлетают к ним как обычно, однако вблизи не могут сообразить, как приземлиться. Почему так происходит, пока неясно.

55

В одном часто цитируемом исследовании 1970-х гг. утверждалось, что у воробьиной пустельги острота зрения достигает 160 циклов на градус, однако другие эксперименты с представителями этого вида выявили гораздо более скромные показатели, сравнимые с человеческими (Fox, Lehmkuhle, and Westendorf, 1976).

56

Фоторецепторы у животных делятся на два основных типа – цилиарные (ресничные) и рабдомерные. Оба используют опсины, однако функционируют совершенно по-разному. Раньше ученые считали, что ресничные рецепторы бывают только у позвоночных, а рабдомерные – только у беспозвоночных. Но это не так: в обоих случаях были обнаружены оба типа рецепторов. И оба они есть у гребешка, одна сетчатка которого состоит из ресничных фоторецепторов, а вторая – из рабдомерных (Speiser and Johnsen, 2008a). Почему так? Неизвестно, хотя, судя по всему, одна сетчатка служит для распознавания движущихся объектов, а другая – для выбора места обитания.

57

Отсюда не следует, что глаз гребешка можно считать идеалом. Проникая в глаз, луч света должен сперва пройти через сетчатку, и только потом зеркало сможет отразить и сфокусировать его. У сетчатки есть две возможности поглотить этот свет – сначала при первом прохождении, когда он еще рассеян, а затем в сфокусированном виде. Это значит, что глаз видит сфокусированное изображение на фоне расплывчатой мути.

58

Эта гипотеза особенно убедительна, поскольку глаза гребешка – это модифицированные хемосенсорные щупальца. Его зрительная система – это кустарная модификация того, что изначально использовалось для обоняния и осязания.

59

В 1964 г. Майк Лэнд, тогда еще старшекурсник, заглянул в глаз гребешка и увидел собственное перевернутое отражение (Land, 2018). Так он обнаружил, что внутри каждого глаза находится фокусирующее зеркало. Позже он выяснил, что это зеркало состоит из уложенных наподобие черепицы кристаллов, и предположил (совершенно верно), что эти кристаллы состоят из гуанина – одного из азотистых оснований в составе ДНК. Сами по себе кристаллы гуанина не имеют прямоугольной формы, а значит, гребешок должен как-то контролировать их рост (Palmer et al., 2017). Как именно он это делает, неизвестно; остается загадкой и то, каким образом он добивается абсолютно одинаковой толщины всех кристаллов, равной 74 миллиардным долям метра.

60

Гребешки не единственные животные, озадачивающие ученых своим распределенным зрением. Моллюски хитоны выглядят как отделенный от головы лоб клингонца из «Звездного пути» (Star Trek): их тело покрыто панцирной броней, пластины которой усеяны сотнями крохотных глаз (Li et al., 2015). Многощетинковые черви сабеллиды напоминают цветные метелки для пыли, выглядывающие из минеральной трубки (Bok, Capa, and Nilsson, 2016). Эти метелки – щупальца, и они тоже сплошь усыпаны глазами. Гигантская тридакна похожа на огромный гребешок; на ее метровой мантии расположены несколько сотен глаз (Land, 2003). Дан-Эрик Нильссон сравнивает подобные глаза с охранной сигнализацией. Уловив близкое движение или нависшую тень, они оповещают своего обладателя, что пора принимать защитные меры. Хитон вцепляется в камень, сабеллида втягивает метелку в трубку, тридакна закрывает створки. Скорее всего, никто из них, как и гребешок, никаких изображений окружающей действительности при этом не видит.

61

У морских ежей, как и у змеехвосток, роль грубого органа зрения играет, вероятно, все тело целиком (Ullrich-Luter et al., 2011). Морской еж – это колючий шар, который передвигается на сотнях трубчатых ножек. На этих ножках расположены фоторецепторы, затеняемые либо колючками ежа, либо его твердым экзоскелетом. Зрение у него, может быть, и не особенно острое, но перемещаться в сторону более темных очертаний он способен.

62

Почему у сипов в принципе такое узкое поле зрения, не позволяющее им смотреть вперед в полете? Мартин предполагает, что это спасает их большие зоркие глаза от слепящего солнечного света. У птиц с большими глазами, говорит он, слепые пятна тоже обычно больше. У птиц с панорамным обзором (например, уток) глаза меньше и слабее, поэтому яркий солнечный свет они переносят лучше.

63

Куры и многие другие птицы пользуются фронтальным зрением только для объектов, находящихся вблизи, когда нужно не промахнуться, склевывая что-то или подцепляя лапой.

64

Скосить глаз тоже не получится, поскольку повернуть глазное яблоко хищная птица может, по сути, только повернув голову. Глаза у них настолько велики, что почти соприкасаются друг с другом внутри черепа.

65

Зрачок у кита при сокращении не сжимается в булавочную головку, как наш (Mass and Supin, 2007). Он защипывается посередине, образуя что-то вроде очень