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

клетки превращают абстрактный магнитный стимул в нечто более осязаемое – физическое напряжение. «Эта идея, по-моему, очень похожа на правду, – говорит мне Уоррант, – но где эти клетки расположены, остается только гадать». Несколько имевшихся версий оказались пустышками, и пока такие магниторецепторы никто не отыскал[258].

Вторая гипотеза, пытающаяся объяснить принцип работы магниторецепторов, задействует явление под названием «электромагнитная индукция» и в основном касается акул и скатов. Плывущая акула создает в окружающей ее воде слабые электрические токи, и сила этих токов меняется в зависимости от того, под каким углом акула располагается к геомагнитному полю{788}. Улавливая едва заметные вариации этих токов с помощью электрорецепторов, о которых мы говорили в предыдущей главе, акула теоретически может определить, куда она направляется. Как и в случае первой гипотезы, никто точно не знает, происходит ли такое в действительности, но это вполне вероятно. Электрическое чувство акул может по совместительству быть и магнитным.

Индукционное объяснение часто не принимают в расчет, поскольку трудно вообразить, как применить его, например, к птицам, не погруженным, в отличие от акул, в электропроводящую среду. Тем не менее индукция может служить и птицам. Французский зоолог Камиль Вигье предположил это еще в 1882 г., задолго до того, как наука признала существование магниторецепции{789}. Он заметил, что внутреннее ухо птиц содержит три канала, заполненных электропроводящей жидкостью. Когда птица летит, геомагнитное поле теоретически может индуцировать в этой жидкости ощутимую разницу потенциалов. Почти 130 лет спустя правильность его догадки подтвердил Дэвид Кейз{790}. Более того, Кейз обнаружил, что во внутреннем ухе этих птиц содержится тот же белок, который позволяет акулам ощущать электрическое поле. «Индукция кажется мне вполне вероятным способом улавливания магнитного поля для птиц, и сейчас мы эту версию проверяем», – рассказывает Кейз[259].

Третье вероятное объяснение магниторецепции – самое сложное, однако именно оно постепенно завоевало наибольшую популярность. Оно строится на существовании так называемых радикальных пар молекул, на химические свойства которых может влиять магнитное поле{791}. Чтобы понять механизм этого явления во всей полноте, пришлось бы забраться в дебри квантовой физики, но осознать, в чем тут дело, можно, просто представив себе эти две молекулы как танцующую пару. Приглашением к танцу служит свет, побуждающий партнеров встать в позицию, а ритм их танца и соответственно его заключительные шаги диктуют магнитные поля. Финальное положение партнеров несет на себе отпечаток тех магнитных полей, которые определяли предшествующие движения. Своим танцем радикальная пара преобразует трудноразличимый магнитный стимул в химический, который уже легко поддается фиксации[260].

В 1970-е гг. химики изучали реакции радикальных пар главным образом в пробирках. Но в 1978 г. немецкий химик Клаус Шультен предположил, что эти загадочные реакции протекают и в клетках птиц, и, возможно, именно этим объясняется умение пернатых ориентироваться по магнитному полю. Он послал статью со своим предположением в престижный научный журнал Science и получил отказ с незабываемой формулировкой: «Менее самонадеянный ученый мог бы сразу отправить эту гипотезу в мусорную корзину»{792}. Шультен, не обескураженный таким приемом, статью все-таки опубликовал – но, к несчастью, в малоизвестном немецком журнале и в таком изложении, что понять ее могли только те биологи, которые были достаточно подкованы в квантовой физике, – то есть фактически никто{793}. Однако теперь, оглядываясь назад, мы понимаем, что Шультен намного опередил свое время и что его предположение насчет радикальных пар было только первым в целой череде поразительных озарений[261].

Следующее такое озарение случилось, когда Шультен излагал свою гипотезу на лекции и сидевший в зале нобелевский лауреат спросил: «Если реакции радикальных пар вызываются светом, то где этот свет внутри птицы?» Тут Шультен осознал, что магниторецепторы, работающие за счет радикальных пар, не могут скрываться в глубинах птичьего организма. Они должны быть расположены в органах, лучше всего приспособленных для того, чтобы собирать свет. А значит, компас у певчих воробьиных, скорее всего, находится в глазах. Но и этой идее пришлось дожидаться своего часа – он наступил в 1998 г., когда Шультен прочитал о недавнем открытии. В глазах животных был обнаружен класс молекул под названием «криптохромы», тогда как прежде считалось, что они существуют только в мозге. «Я чуть со стула не упал», – рассказывал мне Шультен, который сразу вспомнил, что криптохромы способны образовывать радикальные пары с другими молекулами, которые называются флавины. Нашлось недостающее звено его теории – молекула, умеющая танцевать предполагаемый Шультеном танец и находящаяся именно там, где его следует танцевать.

В 2000 г. Шультен в соавторстве со своим учеником Торстеном Ритцем опубликовал статью, в которой доказывалось, что «компас» у воробьиных работает за счет криптохромов в глазах{794}. Тут пошел совсем другой разговор. Благодаря Ритцу мысль Шультена наконец смогли понять и биологи. Кроме того, эта публикация предлагала им не абстракции, а конкретную молекулу, с которой можно было работать. Проводя эксперимент за экспериментом, ученые подтвердили многие из предположений Шультена. Супруги Вильчко, например, выяснили, что компас певчих воробьиных действительно функционирует за счет света – причем не какого-нибудь, а синего или зеленого[262].

Значение света подтвердил и Хенрик Моуритсен, датский бердвотчер, ставший настоящим биологом и выступающий сейчас одним из ведущих специалистов по магниторецепции[263]. Он поместил малиновок и садовых славок в освещенную лунным светом комнату и снимал их инфракрасной камерой. Когда птицы начали испытывать Zugunruhe, миграционное беспокойство, Моуритсен просканировал их мозг, проверяя, не проявляют ли какие-то области в этот момент особенную активность. Одну такую область он нашел. Она располагается в передней части мозга, называется «кластер N» и становится активной тогда, и только тогда, когда перелетные певчие воробьиные (у неперелетных ничего подобного не происходит) ориентируются по своему компасу во время ночных перелетов (а не днем, когда они отдыхают){795}. Судя по всему, кластер N представляет собой центр обработки магнитных данных в птичьем мозге. Примечательно также, что он входит в зрительный центр. Кластер N получает информацию от сетчатки и активизируется, только если глаза у птицы ничем не закрыты и вокруг нее есть хотя бы какой-то свет[264]{796}. «На мой взгляд, – говорит Моуритсен, – это чуть ли не самое весомое из всех имеющихся доказательств» гипотезы светозависимой радикальной пары.

Все эти данные содержат намек на поразительный вывод: не исключено, что певчие воробьиные способны видеть магнитное поле Земли, возможно, как неброский визуальный слой, наложенный поверх обычного поля зрения. «Это наиболее вероятный сценарий, но точно мы этого не знаем, потому что не можем спросить у птиц», – признает Моуритсен. Быть может, летящая малиновка всегда видит яркое пятно на севере. Или вся панорама окрашена для нее определенным постепенно сгущающимся цветом. «У нас есть такие рисунки, и хотя они, скорее всего, окажутся неверными, они все же неплохо помогают нам представить, что может видеть птица».

Хотя версия с радикальными парами представляется сейчас наиболее вероятной[265], правильными могут оказаться все три гипотезы – магнетитовая, индукционная и эта. «Совершенно очевидно, на мой взгляд, что механизм тут не один», – говорит Кейз. И тем не менее многие ученые норовят поделиться на лагеря, отстаивая ту или иную гипотезу как единственно верную. Как будто изучать магниторецепцию и без того недостаточно трудно, нужно было устроить еще и междоусобицы. Одна конференция превратилась в позорный фарс, когда взрослые люди, занимающиеся серьезным делом, принялись вскакивать и кричать друг на друга. «Каждому хочется первым отыскать магниторецепторы, поэтому вместо того, чтобы сотрудничать, мы начинаем пихаться локтями», – рассказывает Уоррант.

А также халтурить.

В этой книге нам то и дело встречались истории, в которых ученых высмеивали или критиковали за те или иные предположения о чувствах животных, но в конце концов эти предположения оказывались верными. Однако не менее часто, а может быть, и более, случается обратное: открытия, которые поначалу казались убедительными, позже опровергались. В области изучения магниторецепции таких примеров предостаточно.

В одном исследовании 1997 г. утверждалось, что пчелы могут ощущать магнитные поля[266]{797}. Двадцать лет спустя другая научная группа установила, что первая допустила грубую статистическую ошибку – настолько серьезную, что вместо пчел они