Необъятный мир: Как животные ощущают скрытую от нас реальность - Эд Йонг
Попробуем чуть подробнее. Когда свет падает на две партнерские молекулы, одна отдает другой электрон, в результате чего у обеих оказывается по одному неспаренному электрону. Молекулы, содержащие неспаренные электроны, называются радикалами – отсюда «радикальная пара». У каждого электрона имеется характеристика под названием «спин», точное описание которой мы оставим квантовым физикам. Биологам же важно, что спин может равняться либо +1, либо –1 («вверх» или «вниз»); радикалы в паре могут обладать либо одинаковыми спинами, либо противоположными, и они переключаются из одного состояния в другое по нескольку миллионов раз в секунду; частоту этих переключений может менять магнитное поле. Таким образом, под воздействием магнитного поля две молекулы приходят в то или иное состояние, которое, в свою очередь, влияет на их химические свойства.
261
Я беседовал с Клаусом Шультеном в 2010 г., когда этой книги еще и в проекте не было. Он скончался в 2016 г.
262
Свет с такой длиной волны обладает именно той энергией, которая может превратить криптохром и флавин в радикальную пару. При одном только красном свете птичий компас не работает.
263
Моуритсен увлекался бердвотчингом с десяти лет и за свою жизнь наблюдал больше 4000 видов. Поначалу он хотел стать учителем в старшей школе, чтобы во время длинных каникул ездить в бердвотчерские экспедиции. И хотя в конце концов он стал профессором биологии, «когда удается вырваться, я снова превращаюсь в бердвотчера, – говорит он. – Вот что меня особенно удручает в эти коронавирусные времена: никуда не выберешься». Для человека, изучающего животных, которые пересекают целые континенты, это особенно горькая ирония.
264
Непонятно, казалось бы, как компасом, который активируется светом, пользуются малиновки, совершающие перелеты по ночам. Но даже ночью темнота не бывает абсолютной. Согласно теоретическим подсчетам, даже в безлунную ночь с небольшой облачностью птицам хватает света, чтобы активировать компас.
265
Даже если гипотеза радикальной пары окажется единственно верной, она оставляет без ответа немало вопросов. Криптохромов у птиц несколько, какой из них участвует в работе компаса? (Сейчас наиболее вероятной кандидатурой считается криптохром Cry4 – в перелетный сезон этот белок вырабатывается у малиновок в огромных количествах, причем вырабатывается в колбочках сетчатки, Einwich et al., 2020; Hochstoeger et al., 2020.) Как завершающие шаги танца радикальной пары преобразуются в нервный сигнал? Как птицы отделяют магнитную информацию от обычной зрительной? И почему, как продемонстрировал Моуритсен, птичий компас могут расстроить крайне слабые радиочастотные поля вроде тех, что генерируются определенным электрооборудованием или используются в средневолновом радиовещании? (Engels et al., 2014) Такие поля не несут никакой полезной информации и распространились только в последнее столетие человеческой деятельности, а значит, в ходе эволюции способность их улавливать у птиц выработаться не могла. Тогда почему эти поля влияют на компас? «Мы явно упускаем из виду какую-то важную деталь, которая обеспечивает магнитному сенсору гораздо большую чувствительность, чем мы могли предположить, – говорит физик Питер Хоур. – Это значит, что наши гипотезы пока недоработаны. Мы не придумали пока никакого окончательного эксперимента». Но они с Моуритсеном не сдаются и запустили амбициозный многолетний проект, подробности которого Хоур сообщил мне исключительно при условии, что они не попадут в книгу.
266
Если не принимать в расчет этот плохо спланированный эксперимент, свидетельства в пользу того, что пчелы ощущают магнитное поле, имеются довольно весомые.
267
Однозначного ответа нет даже на вопрос о магнитном чувстве у человека. В 1980-е гг. британский зоолог Робин Бейкер водил студентов с завязанными глазами извилистым маршрутом, а потом просил показать, в какой стороне находится точка старта. Им это удавалось чаще, чем можно было бы предположить, и совсем не удавалось, если им на голову крепили магниты. Результаты своего эксперимента Бейкер опубликовал в Science, одном из ведущих научных журналов мира (Baker, 1980). Но хотя сам он воспроизводил этот эксперимент неоднократно, другие повторить его не смогли. «Мы вынуждены были задуматься об экологической значимости магнитного чувства, существование которого так трудно установить», – писала одна пара соавторов. Некоторое время спустя геофизик Джозеф Киршвинк, решительно критиковавший эксперименты Бейкера, выяснил, что при вращении искусственного магнитного поля вокруг человека у него меняются определенные характеристики электроэнцефалограммы (Wang et al., 2019). Киршвинк сделал из этого наблюдения вывод, что магниторецепция у людей есть. Других ученых это, однако, не убедило. «Я, наверное, вправе говорить только за себя, но я совершенно точно никаких магнитных полей не улавливаю, – говорил мне Кейз. – У меня на айфоне стоит приложение-компас, вот и вся моя магниторецепция». Киршвинк доказывает, что человек воспринимает магнитные стимулы неосознанно, но установить, какая от этого восприятия польза, ему еще предстоит. Иначе какой во всем этом смысл? Какая разница, есть ли у нас чувство, которое мы не осознаём и ни для чего не используем?
268
Тут нужно уточнить, что в результатах ранних экспериментов 1950-х и 1960-х гг., подтвердивших наличие у певчих воробьиных магнитного компаса, можно не сомневаться. Они воспроизводились с тех пор множеством лабораторий, работавших с самыми разными видами.
269
Имеется в виду песня Miracles. – Прим. пер.
270
Эхолокация и электрорецепция были открыты примерно тогда же, но ни с той ни с другой и близко не связано такого количества невоспроизводимых или противоречивых результатов, как с магниторецепцией.
271
Наши чувства тоже могут так переключаться. Если показать человеку изображение грязного носка и одновременно дать понюхать изовалериановую кислоту, он почувствует отвращение. Но если то же химическое вещество сопроводить изображением деликатесного французского сыра, вонь превратится в пикантный аромат.
272
В конце концов, ДЭТА (диэтилтолуамид), судя по всему, именно так и действует (Dennis, Goldman, and Vosshall, 2019). ДЭТА – репеллент, разработанный Министерством сельского хозяйства США в 1944 г., – давно служит людям верой и правдой: поначалу он защищал солдат, воюющих в тропических странах, а потом и гражданское население по всему миру. Он работает – но как именно, никто толком не знает. Воссхолл подозревала сперва, что он блокирует orco, но теперь она считает, что ему удается расстроить обоняние (и вкус) комаров каким-то более сложным образом. Если ей удастся воспроизвести этот эффект, она надеется отыскать вещества, которые будут эффективнее ДЭТА, стабильнее его и безопаснее для маленьких детей.
273
Без зрения, обоняния или слуха прекрасно обходятся миллионы людей. Утратить проприоцепцию гораздо страшнее. В 1971 г. 19-летний мясник по имени Иэн Уотерман слег с инфекционным заболеванием, которое вызвало аутоиммунную реакцию, лишившую его проприоцепции. Не получая обратной связи от конечностей, он утратил возможность координировать свои движения (Cole, 2016). Он не был парализован и тем не менее не мог ни стоять, ни ходить. Если он не видел своего тела, то не представлял, где и как оно располагается. Только после 17 месяцев интенсивных тренировок Уотерман заново научился управлять своим телом за счет визуального контроля.
274
Технически эта проблема существует только у тех животных, которые движутся. Если вы совершенно неподвижны, можете не сомневаться, что вся поступающая от ваших органов чувств информация вызвана изменениями во внешнем мире, а не вашими собственными действиями. Однако абсолютной неподвижности у животных не существует: даже губки, не имеющие нервной системы и проводящие всю свою жизнь приделанными к одному камню, способны «чихать», удаляя из организма отходы своей жизнедеятельности (Ludeman et al., 2014).
275
Поразительно, на самом деле, что этот механизм и вправду работает. Переведите взгляд левее. Ваш мозг только что послал простой сигнал, велящий ряду мышц вокруг вашего глазного яблока сократиться. Каким образом ваша нервная система с помощью этого сигнала прогнозирует, как изменится окружающая вас обстановка? Мы знаем, что она это делает, но конкретные вычислительные процессы, которые она выполняет, для нас по-прежнему загадка. «Как происходит переход от двигательной команды к сигналу, с которым может работать сенсорная система? – спрашивает Нейт Сотелл, занимающийся электрическими рыбами. – Вот главный камень преткновения».
276
