Искусные адаптации. Крот-звездонос, электрический угорь и другие чудеса эволюции - Кеннет Катания
Теперь представьте себе, каким монстром казался электрический угорь сотни лет назад, если даже сейчас он кажется странным. В XVIII веке не существовало батареек, а были только простые конденсаторы вроде лейденской банки – стеклянной емкости, покрытой внутри и снаружи листовым оловом. Банку можно было зарядить статическим электричеством с напряжением в тысячи вольт, что позволяло любопытным ученым изучать на себе последствия сильного удара током. Те немногие из них, кому довелось встретиться с электрическим угрем и испытать его таинственные «удары», утверждали, что ощущения крайне похожи. Но как это возможно? Лейденская банка под водой не действует, да и как вообще животное может вырабатывать ток? И все же, если живое существо и лейденская банка способны производить одну и ту же странную энергию, может быть, эта энергия – незаменимый компонент жизни как таковой?
Вопрос весьма фундаментальный, а фундаментальные вопросы всегда привлекали честолюбивых ученых. Так электрический угорь стал своего рода наваждением1. Сложность заключалась в том, что найти это животное очень непросто. Электрические угри вовсе не близкие родственники обычных угрей, во множестве обитающих в пресных и соленых водах. Они ближе к слабоэлектрическим рыбам, живущим в бассейне Амазонки и прилегающих областях Южной Америки (такие рыбы не бьют током, а электричество используют для ориентации в пространстве). Рыболовная экспедиция на Амазонку представляется рискованным предприятием даже сегодня, и уж тем более была таковым в начале XIX века.
Пришло время познакомиться с величайшим натуралистом своего времени Александром фон Гумбольдтом. В эпоху, когда изучение растений и животных по большей части носило характер переписи, Гумбольдт рассматривал мир живого как сложную паутину взаимосвязанных и взаимозависимых экосистем2. Его труды вдохновляли Чарльза Дарвина, Генри Дэвида Торо, Ральфа Эмерсона и даже Эдгара По. Но Гумбольдт стал известен задолго до публикации своих главных работ благодаря захватывающим приключенческим очеркам. И самым грандиозным и невероятным из них был рассказ о встрече с электрическими угрями.
6.1. Слева: портрет Александра фон Гумбольдта, написанный в 1806 году. Справа: изображение знаменитой «битвы» электрических угрей с лошадьми
В марте 1800 года, всего через несколько месяцев после начала легендарной, заново открывшей Южную Америку экспедиции, Гумбольдт и его напарник Эме Бонплан решили изучить электрических угрей. Но большинство местных рыбаков боялись этих легендарных рыб и отказывались их ловить. В конце концов одна группа индейцев вызвалась помочь, но план у них был довольно изощренный, если не сказать варварский. Они собирались «рыбачить на лошадей». Гумбольдт даже не представлял, что его ждет, когда эти индейцы ускакали в саванну3. Вернулись они с табуном из тридцати необъезженных лошадей, которых с большим шумом загнали в ближайшее болото, полное угрей. Результат был впечатляющим, хоть и предсказуемо плачевным для лошадей. Угри выпрыгивали из мутной воды и атаковали их со всех сторон, раз за разом поражая током бьющих копытами и визжащих животных. Через пять минут две лошади скрылись под водой. Гумбольдт был уверен, что погибнут и остальные, однако вскоре угри устали, и их стало можно выловить без какого-либо риска (в этом и заключался план). Так натуралист наконец получил особей для экспериментов. Эта история прославила и Гумбольдта, и электрических угрей.
Гумбольдт – не единственная историческая личность, кого интересовали электрические угри. В 1832 году опыты с угрем проводил не кто иной, как Майкл Фарадей4, один из величайших ученых, автор ряда революционных открытий, связанных с электричеством. Результаты его экспериментов положили начало современным исследованиям физиологии.
Над эволюцией электрического угря ломал голову сам Дарвин. Этот вопрос он поднимает в главе «Трудности теории» книги «Происхождение видов». Наконец, словно перечисленного мало для включения электрического угря в учебники истории, физик Алессандро Вольта вдохновлялся строением электрических органов угря, соединяя разные металлы при создании первой в мире батарейки5. Но и это еще не все. В 1970-е годы эта рыба помогла выделить ацетилхолиновый рецептор6. Этот белок является ключевым для реализации мышечной функции: он образует миниатюрную молекулярную «дверцу», благодаря которой заряженные молекулы могут проходить через клеточные мембраны. А не так давно электрические угри вновь помогли сконструировать батарейку – на этот раз гибкую, мягкотканную7. Когда-нибудь такие батарейки можно будет использовать для питания искусственных водителей ритма и других медицинских имплантов. Вкладу электрических угрей и других электрических рыб в наше понимание электричества и биологии посвящены целые книги. Как же я был изумлен, обнаружив, что эти легендарные животные, которых так активно изучали, все еще серьезно недооценены!
Чудеса современных технологий
В моем курсе по сенсорным системам и поведению животных электрические угри всегда занимали особое место. Годами я знакомил студентов с этими животными по фотографии, на которой огромную особь держит Кристофер Коутс, бывший директор Нью-Йоркского аквариума. Если бы не резиновые перчатки, через его грудь в этот момент проходили бы электрические импульсы напряжением 500 вольт. Впечатляет, но фотография черно-белая, сделана в 1950 году – в общем, немного устарела. В какой-то момент я захотел осовременить лекцию и решил, что лучше всего (или веселее всего) будет мне самому сфотографировать и снять на видео электрических угрей. Поэтому я заказал несколько особей для своей лаборатории.
6.2. Директор Нью-Йоркского аквариума Кристофер Коутс с электрическим угрем, 1950 год
Мои планы на фотосессию могут показаться довольно самонадеянными: нельзя же усадить электрического угря в кресло и приказать ему сидеть смирно. Но у высших хищников есть некоторые особенности, играющие ученым на руку. Электрических угрей можно назвать «контактными». Они из тех немногих электрических рыб, которые охотятся днем. Кроме того, как и многие хорошо знакомые нам домашние хищники, угри готовы на все ради еды, то есть путь к их сердцу лежит через желудок. А еще нет ничего приятнее, чем долгое и тесное взаимодействие с животным, которое вы хотите понять, – не важно, подготовка ли это собаки к аджилити или электрического угря к фотосессии. Эта прописная истина в равной степени применима и к фотографированию, и к изучению поведения. Есть и еще один актуальный для обеих задач тезис: современное
