Текст книги "Рассказ предка. Паломничество к истокам жизни"
Автор книги: Ричард Докинз
сообщить о нарушении
Текущая страница: 19 (всего у книги 52 страниц) [доступный отрывок для чтения: 19 страниц]
Рандеву № 14
Сумчатые
Вначале мелового периода, около 140 млн лет назад, сопредок № 14, наш прародитель примерно в 80-миллионном поколении, прозябал в тени динозавров. В то время Южная Америка, Антарктида, Австралия, Африка и Индостан начали откалываться от южного суперконтинента Гондваны (см. вкладку). Из-за перемены климата мир ненадолго (по геологическим меркам) окутал холод. В зимние месяцы на полюсах лежали снег и лед. В хвойных лесах умеренной зоны и папоротниковых долинах росло лишь несколько видов цветковых растений. Эти леса покрывали северные и южные области планеты. Поскольку цветковые тогда были немногочисленны, было сравнительно мало и насекомых-опылителей. И в таких декорациях плацентарные млекопитающие – лошади и кошки, ленивцы и киты, летучие мыши и броненосцы, верблюды и гиены, носороги и дюгони (все представленные одним мелким насекомоядным зверьком) – встретились с другой крупной группой млекопитающих – с сумчатыми.
Marsupium – по-латыни “сумка”. Анатомы используют этот термин для обозначения любой сумки, включая мошонку человека. Но самые знаменитые в животном мире сумки – те, в которых кенгуру и другие сумчатые носят детенышей. Сумчатые появляются на свет в виде крошечных зародышей, которые умеют только карабкаться. Это они и делают: пробираются через заросли материнской шерсти в сумку, где припадают к соску.
Другая крупная группа млекопитающих называется плацентарными, так как они кормят эмбрион с помощью плаценты: крупного органа, в котором километры капилляров детеныша связаны с километрами капилляров матери. Эта замечательная система обмена (она служит и для кормления плода, и для удаления продуктов его обмена) позволяет детенышу появляться на свет на более позднем этапе развития. Он находится под защитой материнского тела до тех пор, пока не научится, например, не отставать от стада и даже убегать от хищников. У сумчатых все иначе. Их сумка – это нечто вроде наружной матки, и крупный сосок выполняет функцию пуповины. Позднее детеныш открепляется от соска и сосет его периодически, как и детеныш плацентарного млекопитающего. Вылезая из сумки, он все равно что рождается вторично и со временем все реже пользуется сумкой как убежищем. У кенгуру сумки открываются вперед, а у многих сумчатых – назад.
Итак, сумчатые – одна из двух главных групп ныне живущих млекопитающих. Обычно они ассоциируются с Австралией, к которой (в отношении фауны) можно для удобства причислить и Новую Гвинею. К сожалению, нет общепризнанного названия для этих двух участков суши. “Меганезия” и “Сахул” не очень выразительны. “Австралазия” тоже не годится: оно включает Новую Зеландию, у которой с Австралией и Новой Гвинеей в зоологическом отношении мало общего. Я буду пользоваться термином “Австралинея” [49]49
Австралинейская фауна выходит за пределы Новой Гвинеи, охватывая и небольшую часть Азии. Линия Уоллеса, названная так в честь великого ученого, одновременно с Дарвином предложившего идею естественного отбора, отделяет преимущественно австралийскую фауну от преимущественно азиатской. Удивительно, но эта линия проходит между двумя индонезийскими островками Ломбок и Бали, разделенных узким (но глубоким) проливом. Севернее линия Уоллеса проходит между островами Сулавеси и Калимантан.
[Закрыть]. Австралинейское животное – это животное из Австралии, Тасмании или Новой Гвинеи, но не из Новой Зеландии. С точки зрения зоолога, Новая Гвинея – нечто вроде тропического филиала Австралии. Фауна млекопитающих и Австралии, и Новой Гвинеи представлена в основном сумчатыми. Кроме того, у сумчатых давняя связь с Южной Америкой (см. “Рассказ Броненосца”). Они до сих пор обитают там и представлены главным образом несколькими десятками видов опоссумов.
Хотя сейчас американских сумчатых, кроме опоссумов, почти не осталось, прежде все было иначе. Наибольшее разнообразие сумчатых наблюдалось в Южной Америке. Более древние ископаемые найдены в Северной Америке. Но древнейшие ископаемые сумчатые обнаружены в Китае. Сумчатые вымерли в Лавразии и сохранились в Южной Америке и в Австралинее – двух крупнейших осколках Гондваны. И в Австралинее сейчас наибольшее разнообразие сумчатых. По общему мнению, сумчатые пришли в Австралинею из Южной Америки через Антарктиду. Правда, ископаемые сумчатые, найденные в Антарктиде, не похожи на предковые австралинейские формы. Но это, видимо, потому, что антарктических ископаемых вообще найдено мало.
Большую часть истории Австралинеи (с тех пор, как она откололась от Гондваны) плацентарных млекопитающих там не было. Поэтому вполне правдоподобно предположение, что все австралинейские сумчатые появились в результате однократного переселения похожего на опоссума животного из Южной Америки через Антарктиду. Мы не знаем точно, когда это произошло – но вряд ли позднее 55 млн лет назад: примерно тогда Австралия (точнее, Тасмания) отошла достаточно далеко от Антарктиды и стала недоступной для млекопитающих, “прыгающих” с острова на остров. Переселение могло произойти и раньше: это зависит от того, насколько непривлекательной тогда была Антарктида для млекопитающих. Американские опоссумы связаны с животными, которых австралийцы зовут поссумами, ничуть не больше, чем со всеми остальными австралийскими сумчатыми. Другие американские сумчатые, сохранившиеся в основном в виде ископаемых, являются, судя по всему, еще более далекими родственниками австралийских. Иными словами, большинство главных ветвей сумчатых – американские, и это одна из причин, по которым мы считаем, что сумчатые возникли в Америке и мигрировали в Австралинею, а не наоборот. Однако австралинейская ветвь сумчатых дала огромное разнообразие форм после изоляции Австралинеи. Изоляция подошла к концу около 15 млн лет назад, когда Австралинея (точнее, Новая Гвинея) подошла так близко к Азии, что оттуда смогли мигрировать летучие мыши и грызуны (которые предположительно “скакали” с острова на остров). Затем, гораздо позднее, в Австрали-нее появились динго (видимо, на торговых каноэ) и – вместе с европейцами – другие животные, такие как кролики, верблюды и лошади.
Вместе с однопроходными, которые присоединятся к нам на следующем рандеву, эволюционирующие австралийские сумчатые оказались на огромном плоту, который отправился на юг Тихого океана. Следующие 40 млн лет Австралия находилась в полном распоряжении сумчатых и однопроходных. Вначале [50]50
Найдена пара зубов, предположительно принадлежавших кондиляртрам (группе вымерших плацентарных млекопитающих). Но все находки не моложе 55 млн лет.
[Закрыть] там и были другие млекопитающие, но они скоро вымерли. Экологические ниши, оставшиеся от динозавров, ждали новых хозяев – как в Австралии, так и во всем остальном мире. На мой взгляд, Австралия удивительна тем, что она долго пребывала в изоляции, а также тем, что популяция-основатель австралийских сумчатых была совсем маленькой и, возможно, даже состояла из одного-единственного вида.
К чему это привело? Примерно три четверти ныне живущих видов сумчатых (всего их около 270) составляют австралийские сумчатые. Все остальные виды обитают в Америке: в основном опоссумы, а также несколько других видов, например загадочный чилоэский опоссум. Двести австралийских видов (плюс-минус несколько, в зависимости от того, являемся ли сторонниками объединения или разделения видов [51]51
Сторонники объединения видов предпочитают объединять животных (или растения) в крупные группы. Их оппоненты, наоборот, любят создавать множество мелких групп. Сторонники разделения видов придумывают массу новых названий: в крайних случаях они придают видовой статус каждому найденному ископаемому образцу.
[Закрыть]) разветвились и заняли ниши различных динозавров. В остальном мире эти ниши независимо заполнили другие млекопитающие.
Рассказ Сумчатого крота
Подземный образ жизни знаком нам благодаря семейству кротовые (Talpidae), живущих в Евразии и Северной Америке. Кроты – это специализированные роющие устройства: их передние конечности превратились в лопаты, а глаза, бесполезные под землей, почти атрофировались. В Африке нишу кротов занимают златокроты (семейство златокротовые, Chrysochloridae). Внешне они очень похожи на евразийских кротов, и много лет подряд их относили к тому же отряду – насекомоядные. В Австралии, как и следовало ожидать, эту нишу занимают сумчатые кроты (Notoryctes) [52]52
Миоценовое сумчатое Necrolesces (“грабитель могил”) из Южной Америки также, судя по всему, было “кротом”.
[Закрыть].
Сумчатые кроты похожи на настоящих кротов (Talpa) и златокротов. Они питаются червями и личинками насекомых, как обычные кроты и златокроты. По способу рытья они похожи на обычных кротов и еще больше на златокротов. Обычные кроты, роя землю в поисках добычи, оставляют за собой пустой туннель. Златокроты же, по крайней мере живущие в пустыне, “плывут” сквозь песок, который осыпается позади них. Сумчатые кроты делают то же самое. У обыкновенных кротов эволюция превратила в “лопату” все пять пальцев передних конечностей, а сумчатые кроты и златокроты пользуются лишь двумя когтями (некоторые златокроты – тремя). У обыкновенных и сумчатых кротов хвост короткий, у златокротов он и вовсе незаметен. Все трое ничего не видят, а их уши не видны снаружи. У сумчатых кротов есть сумка, в которую попадают недоношенные (по меркам плацентарных животных) детеныши.
Сходство трех “кротов” конвергентно: их признаки эволюционировали независимо, в связи с их образом жизни. Исходные данные и нероющие предки у всех троих были разными. Поэтому в данном случае мы наблюдаем тройную конвергенцию. Хотя златокроты и евразийские кроты ближе друг к другу, чем к сумчатым кротам, их общий предок все-таки не был специализированным роющим животным. Кстати, пока не найден динозавр-“крот”. Окаменелые ходы и органы, приспособленные для рытья, описаны для звероящеров (синапсидов). Но убедительных доказательств роющего образа жизни самих динозавров еще нет.
Австралинея – дом для впечатляющего числа сумчатых. Каждое из них играет примерно ту же роль, что и плацентарные млекопитающие на другом континенте. Бывают сумчатые “мыши” (точнее, “сумчатые землеройки”, потому что они едят насекомых), сумчатые “кошки”, “собаки”, “белки-летяги” и ряд других “двойников”. В некоторых случаях сходство поразительно. Белки-летяги, например американская летяга (Glaucomys volans), выглядят и ведут себя в точности как жители австралийских эвкалиптовых лесов, например сахарный летающий поссум (Petaurus breviceps) или изящная сумчатая летяга (Petaurusgracilis). Американские белки-летяги – это настоящие белки, родственные привычным для нас древесным белкам. Интересно, что в Африке нишу белки-летяги занимают так называемые шипохвостые летяги (Anomaluridae), которые, хотя и относятся к грызунам, настоящими белками не являются. Среди австралийских сумчатых также есть три линии планирующих по воздуху видов, у которых эта способность эволюционировала независимо. Вспомним плацентарных планирующих животных, которых мы встретили на рандеву № 9: загадочных “летающих лемуров” или шестокрылов, которые отличаются от белок-летяг и их сумчатых двойников тем, что планирующая мембрана у них охватывает хвост и все четыре конечности.
Тасманийский (сумчатый) волк (Thylacinus) – один из самых известных примеров конвергентной эволюции. Тилацинов иногда называют тасманийскими тиграми из-за полосатой спины, но название это не самое удачное. Гораздо больше они похожи на волков или собак. Когда-то тасманийские волки были распространены в Австралии и Новой Гвинее, а в Тасмании они сохранялись вплоть до недавнего времени. До 1909 года существовала премия за их скальпы. В 1930 году была застрелена последняя дикая особь, а в 1936 году в зоопарке Хобарта умер последний содержавшийся в неволе сумчатый волк. Во многих музеях есть чучела этих животных. Их легко отличить от собаки по полосам на спине. А вот их скелет отличить не так-то просто. Когда я учился в Оксфорде, студенты-зоологи на выпускном экзамене должны были идентифицировать сто образцов. Распространился слух, что если на экзамене дают череп собаки, лучше говорить, что это тасманийский волк – потому что такая очевидная вещь, как череп собаки, – скорее всего, ловушка. Но экзаменаторы пошли на двойной блеф: они предложили череп собаки. (Если вам интересно, скажу, что проще всего обнаружить разницу по двум заметным отверстиям в небной кости, которые характерны для всех сумчатых.) Динго – это, конечно, не сумчатые, а собаки, которых, видимо, завезли аборигены. Возможно, причиной вымирания тасманийского волка в Австралии отчасти стала конкуренция с динго. В Тасмании динго не появлялись, и, может быть, именно поэтому тасманийские волки сохранились там до прихода европейцев. Однако ископаемые указывают на то, что в Австралии были и другие виды тилацина, которые вымерли слишком рано, чтобы вину можно было возложить на людей или динго.
“Естественный эксперимент” с австралинейскими “альтернативными млекопитающими” часто иллюстрируют парными картинками, на которых австралинейское сумчатое сравнивается с его плацентарным двойником. Но не все экологические двойники похожи друг на друга. Например, плацентарного эквивалента поссума-медоеда не существует. Нет и сумчатого двойника китов, и нетрудно понять, почему: ведь помимо неудобства обращения с сумкой под водой, “киты” не могли оказаться в изоляции, которая позволила австралийским сумчатым эволюционировать независимо. По той же причине не существует и сумчатых летучих мышей. И хотя кенгуру можно считать сумчатым двойником антилоп, они все-таки выглядят по-другому: строение тела кенгуру определяется в основном их способом передвижения. Однако по питанию и образу жизни 68 видов австралинейских кенгуру и кенгуру-валлаби вполне соответствуют 72 видам антилоп и газелей. Конечно, перекрываются они не полностью. Некоторые кенгуру время от времени едят насекомых. Кроме того, найдены ископаемые остатки крупного хищного кенгуру. За пределами Австралии есть плацентарные млекопитающие, которые прыгают, как кенгуру, но в основном это мелкие грызуны (например тушканчики). Африканский долгоног – единственное плацентарное млекопитающее, которого можно принять за кенгуру (скорее, за маленького валлаби). Однажды мой коллега д-р Стивен Кобб, читавший лекцию по зоологии в Университете Найроби, был очень удивлен возмущенными возгласами студентов в ответ на сообщение, что кенгуру живут лишь в Австралии и Новой Гвинее.
Рандеву № 15
Однопроходные
Рандеву № 15 назначено около 180 млн лет назад – в полумуссонном-полузасушливом мире нижней юры. Тогда южный континент Гондвана только начал сходиться с северным континентом Лавразией – впервые за время путешествия мы видим основные массивы суши соединенными в Пангею. Раскол Пангеи стал решающим событием в судьбе потомков сопредка № 15, нашего вероятного прародителя примерно в 120-миллионном поколении. Пилигримы, которые присоединяются здесь к остальным млекопитающим, представлены всего тремя родами: утконос (Ornithorhynchus anatmus), живущий в Восточной Австралии и Тасмании; австралийская ехидна (Tachyglossus aculeatus), обитающая в Австралии и Новой Гвинее; проехидна (Zaglossus), чей ареал ограничен высокогорьями Новой Гвинеи [53]53
Выделяют три вида Zaglossus. Один из них, к моему восторгу, называется проехидна Аттенборо (Z. attenboroughi).
[Закрыть]. Эти три рода известны как однопроходные.
Выше мы затрагивали тему островов-континентов как колыбелей крупных групп животных: Африка для афротериев, Лавразия для лавразиотериев, Южная Америка для неполнозубых, Мадагаскар для лемуров, Австралия для большинства современных сумчатых. Однако все больше данных говорит о том, что млекопитающие претерпели еще один раскол, более ранний. Согласно одной из теорий, млекопитающие задолго до гибели динозавров разделились на две крупные группы: австралосфениды и бореосфениды. (Приставка австрало– означает “южный”, борео-, соответственно, – “северный”.) Австралосфениды – древние млекопитающие, эволюционировавшие на южном континенте – Гондване. Бореосфениды, в свою очередь, эволюционировали на северном континенте – Лавразии – задолго до эволюции лавразиотериев, которых мы знаем сейчас. Однопроходные – единственные сохранившиеся представители австралосфенид. Все остальные млекопитающие звери (Theria), включая сумчатых (которые ассоциируются с Австралией), произошли от бореосфенид. Те животные, которые позднее расселились по осколкам Гондваны (например афротерии Африки и сумчатые Южной Америки), были бореосфенидами, мигрировавшими на юг, в Гондвану.
Однопроходные. Тело современных млекопитающих (ок. 5 тыс. видов) покрыто шерстью, они выкармливают детенышей молоком. Уже повстречавшиеся нам плацентарные и сумчатые млекопитающие возникли, как считается, в Северном полушарии в юрском периоде. Пять видов однопроходных – немногие представители некогда пестрой группы млекопитающих Южного полушария, сохранивших обыкновение откладывать яйца.
На рис. (слева направо): утконос (Ornithorhynchus anatinus), австралийская ехидна (Tachyglossus aculeatus).
Теперь об однопроходных. Ехидны живут на суше и питаются муравьями и термитами. Утконос живет преимущественно в воде и выискивает в тине мелких беспозвоночных. Его “клюв” и вправду похож на утиный. У ехидны клюв не такой плоский, он похож на трубку. Кстати, согласно молекулярным данным, общий предок ехидн и утконосов жил позднее ископаемого утконоса (Obdurodon), который по образу жизни и внешнему виду очень напоминал современного (за тем исключением, что его клюв был снабжен зубами). Это, по-видимому, означает, что ехидны суть утконосы, которые покинули воду не менее 20 млн лет назад, утратили перепонки между пальцами, сменили клюв на трубку для всасывания муравьев и приобрели защитные иглы.
У однопроходных есть свойство, объединяющее их с рептилиями и птицами, и именно оно дало им название. Monotreme – по-гречески “одно отверстие”. У однопроходных, как и у рептилий и птиц, анус, мочевыводящий канал и репродуктивные пути открываются в единый проход – клоаку. Еще одно “рептильное” свойство однопроходных: из клоаки появляются не детеныши, а яйца. И не крошечные яйцеклетки, как у других млекопитающих, а настоящие двухсантиметровые яйца с прочной белой шершавой скорлупой. В яйцах содержатся питательные вещества, которыми пользуется детеныш до вылупления. Вылупление происходит точно так же, как у рептилий или птиц, – с помощью яйцевого зуба на конце клюва.
Возможно, наш предок выглядел так. Генкелотерий (Henkelotherium), представитель эупантотериев. Рис. Э. Гренинг.
У однопроходных есть и другие типичные для рептилий признаки: например межключичная кость, которая есть у рептилий, но не у зверей. Однако в скелете однопроходных есть и признаки, характерные для млекопитающих. Так, нижняя челюсть у них представлена одной костью. У рептилий же в нижней челюсти (рядом с сочленением с черепом) три дополнительных кости. В ходе эволюции у млекопитающих эти кости переместились из нижней челюсти в среднее ухо. Это молоточек, наковальня и стремечко, передающие звук от барабанной перепонки к внутреннему уху. Делается это хитрым способом, который физики называют согласованием по импедансу. По этому признаку однопроходные группируются с млекопитающими. Правда, само внутреннее ухо однопроходных больше похоже на ухо рептилии или птицы: улитка (трубка во внутреннем ухе, улавливающая звуки различной тональности) у них почти не изогнута – в отличие от млекопитающих, у которых улитка закручена в спираль (отсюда и ее название).
Однопроходных объединяет с млекопитающими и то, что они выделяют молоко для кормления детенышей: это самый известный признак млекопитающих. Впрочем, у однопроходных нет выраженных сосков, и молоко сочится из пор на обширном участке кожи на брюшной стороне тела. Там его и слизывают детеныши, цепляющиеся за волосы на животе матери. Наши предки, вероятно, делали то же самое. Конечности однопроходных расставлены немного шире, чем у типичных млекопитающих. Это заметно по необычной, вразвалку, походке ехидны: она ходит уже не как ящерица, но еще не как млекопитающее. В целом однопроходные кажутся переходными формами между рептилиями и млекопитающими.
Как выглядел сопредок № 15? Думать, что он был похож на утконоса или ехидну, нет оснований. Ведь это был наш предок в той же степени, что и их собственный, и с тех пор прошло очень много времени. Юрские ископаемые подходящего возраста принадлежат различным типам мелких животных, похожих на землероек или грызунов. Это, например, морганукодон (Morganucodon) и крупная группа многобугорчатых (Multituberculata).
Рассказ Утконоса
Старое латинское название утконоса – Ornithorhynchus paradoxus [“парадоксальный птицеклюв”]. Когда его обнаружили, он показался ученым настолько нелепым, что присланный в музей экземпляр сочли чучелом из сшитых вместе частей тела млекопитающего и птицы. Кое-кто решил, что у Бога, когда он сотворил утконоса, выдался паршивый день. Господь, видимо, нашел на полу мастерской лишние детали и решил их не выбрасывать, а слепить какое-нибудь животное. Есть и такие ученые (и эти уже не шутят), которые называют однопроходных “примитивными”: как будто быть примитивными – основное занятие этих существ. (В “Рассказе Утконоса” мы поставим под сомнение эту точку зрения.)
После сопредка № 15 утконос располагал ровно таким же количеством времени на развитие, что и остальные млекопитающие. Так зачем считать одну группу “примитивнее” другой (примитивный, напомню, означает “похожий на предка”)? Конечно, в некоторых отношениях однопроходные примитивнее нас – это касается, например, откладывания яиц. Но нет оснований полагать, что примитивность в одном отношении обусловливает примитивность во всех.
Нет “духа древности”, который проникал бы в кровь и впитывался в кости. Примитивная кость – это кость, мало изменившаяся за долгое время. Не существует правила, согласно которому соседняя кость тоже обязана быть примитивной. По крайней мере, сегодня на этот счет нет данных. И лучшая иллюстрация тому – нос самого утконоса: он менялся очень сильно, а другие части тела этого животного – слабо.
Клюв утконоса кажется смешным. Мало того, что он похож на утиный – он еще и непропорционально велик. Но смеяться над этим удивительным приспособлением не стоит. Если говорить о странных конструкциях, утки тут ни при чем. Более подходящая аналогия – нос старого самолета-разведчика “Нимрод”. Американский эквивалент – система дальнего радиолокационного обнаружения и управления (AWACS) – знаком нам лучше, однако в этом случае “трансплантат” сверху фюзеляжа, а не спереди.
Клюв утконоса – это не просто пара челюстей для еды и питья. Конечно, он годится и для этого (хотя, в отличие от утиного клюва, он не роговой, а эластичный). Клюв – это разведывательное устройство. Утконосы охотятся на ракообразных, личинок насекомых и других мелких животных в тине на дне ручьев. От глаз в мутной воде мало проку, и утконосы во время охоты зажмуриваются. Более того, они закрывают ноздри и уши. Они не видят добычу, не слышат ее, не чувствуют запаха добычи – и тем не менее съедают в день корм весом в половину своего собственного.
Как бы вы поступили, если бы пришлось проводить эксперименты с человеком, утверждающим, что он обладает “шестым чувством”? Завязали бы ему глаза, закрыли уши, ноздри и предъявили задание на сенсорное восприятие. Утконосы приложили все усилия, чтобы помочь провести подобный эксперимент. Они отключили три наиболее важных для нас (и, возможно, для них тоже – на суше) чувства и сконцентрировались на чем-то ином. Ключ к разгадке – в одной из особенностей их охотничьего поведения. Во время плавания утконосы поворачивают клюв из стороны в сторону, осуществляя так называемые саккадические движения. Очень похоже на рефлектор радиолокационной антенны.
Карта человеческого мозга. Penfield and Rasmussen [222].
Одно из первых научных описаний утконоса принадлежит сэру Эверарду Гому (Хому). Оно опубликовано в “Философских трудах Королевского ощества” за 1802 год. Гом, словно глядя в будущее, заметил, что ветвь тройничного нерва, иннервирующая лицо,
необычно велика. Это обстоятельство наводит на мысль о том, что чувствительность различных участков клюва очень велика, что он выполняет функции руки и способен тонко улавливать эти ощущения.
Но сэр Эверард Гом не знал главного. Великий канадский нейрохирург Уайлдер Пенфилд опубликовал карту человеческого мозга, на которой отображено представительство в нем различных частей тела. Здесь вы видите карту участка мозга, который обеспечивает управление мышцами в различных частях тела. Подобную карту Пенфилд составил для участков мозга, отвечающих за осязание. Самое замечательное в обеих картах – огромные руки. Очень крупным выглядит и лицо, особенно его участки, управляющие челюстями.
Но при взгляде на гомункула Пенфилда мы в первую очередь обращаем внимание на руку. Ниже схема представлена в ином виде.
Части тела гротескного человечка пропорциональны их представительству в мозге.
К чему я веду? “Рассказ Утконоса” не был бы написан, если бы не работа австралийского нейробиолога Джека Петтигрю и его коллег, например Пола Мэнгера. Один из их интереснейших экспериментов – это модель “утконункула”, аналог гомункула Пенфилда. Утконункул выполнен гораздо тщательнее гомункула, реконструированного на основе очень скудных данных. Утконункул – результат обстоятельной работы. В верхней части мозга – три маленьких карты: это представительства сенсорной информации, получаемых различными областями мозга. Для животного важна упорядоченность пространственного соответствия между частью тела и участком мозга.
Обратите внимание: размер лап, окрашенных на всех трех картах в черный цвет, примерно соответствует их реальному размеру, в отличие от Пенфилдова гомункула с его непропорционально большими руками. У утконункула непропорционально велики не лапы, а клюв. Клюв на схемах представлен обширными областями. Если в человеческом мозге больше всего места занимают руки, то в мозге утконоса – клюв. Похоже, сэр Эверард Гом высказал верное предположение. Но, как мы сейчас увидим, кое в чем клюв даже лучше рук: он может “ощупывать” предметы, не прикасаясь к ним. Делает он это с помощью электричества.
Когда животное, например пресноводный рачок (обычная пища утконоса), задействует мышцы, его тело неизбежно генерирует слабое электрическое поле. При наличии чувствительной аппаратуры эти поля можно обнаружить, особенно в воде. А при наличии вычислительной мощности для обработки сигналов от множества датчиков можно найти и источник. Утконос, конечно, делает это не так, как сделал бы математик или компьютер. Но все же некий участок его мозга выполняет необходимые вычисления, так что утконосу в результате добыча обеспечена.
Электросенсорный мир утконоса. Manger and Pettigrew [181].
По обеим поверхностям клюва утконоса расположено около 40 тыс. электрических датчиков, и значительная часть мозга занимается обработкой данных этих сенсоров. Однако кроме этих электрических датчиков, у утконоса около 60 тыс. механических сенсоров. Эти рецепторы давления (push rods) распределены по поверхности клюва. Петтигрю и его коллеги обнаружили в мозге утконоса нейроны, принимающие сигналы от этих сенсоров. Кроме того, они нашли клетки мозга, отвечающие одновременно на электрические и механические сигналы (клеток, которые бы принимали лишь электрические сигналы, пока не обнаружено). Сенсорные клетки обоих видов занимают определенное положение на пространственной карте клюва. Они накладываются друг на друга и образуют аналог зрительной коры мозга человека, слоистость в которой обеспечивает бинокулярное зрение. Петтигрю предполагает, что утконос комбинирует информацию от электрических и механических сенсоров примерно так же, как наш мозг сочетает данные от двух глаз для построения стереоскопической картинки. Как это происходит?
Петтигрю и его коллеги предложили аналогию с громом и молнией. Вспышка молнии и звук грома возникают одновременно. Однако вспышку мы видим сразу, а гром слышим немного погодя, потому что звук перемещается относительно медленно (и, кстати, звук грома становится раскатистым из-за эха). Проследив, сколько времени проходит между вспышкой молнии и раскатом грома, можно вычислить, насколько далеко ударила молния. Возможно, для утконоса электрические разряды, исходящие от мышц жертвы, – аналог молнии, а волны возмущений в воде, вызванные движениями жертвы, – аналог грома. Тогда мозгу утконоса остается оценить временнои интервал между двумя этими явлениями и вычислить расстояние до жертвы. Что ж, звучит правдоподобно.
Что касается точного местонахождения добычи, его можно отыскать, сравнив сигналы от разных рецепторов. Предположительно этому помогают движения клюва из стороны в сторону – по аналогии с рефлектором радиолокационной антенны. Имея огромное количество датчиков, которые проецируются на мозг, утконос, вероятно, способен составить детальную трехмерную картину электрических возмущений вблизи себя.
Петтигрю с коллегами составил карту, на которую нанесены изолинии электрочувствительности клюва утконоса. Забудьте об утках: лучше вспомните “Нимрод”. Представьте себе огромную руку, ощупывающую предметы, не прикасаясь к ним, или вообразите вспышки молний и раскаты грома в австралийской тине.
Утконос – не единственное животное, обладающее электрической чувствительностью. То же самое умеют многие рыбы, включая веслоноса (Polyodon spathula). Формально костистая рыба, веслонос – как и его родственники, осетровые рыбы, – вторично приобрел хрящевой скелет, как у акул. Однако, в отличие от акул, веслоносы живут в пресной воде, часто в мутных реках, где от глаз мало пользы. “Весло” напоминает верхнюю челюсть клюва утконоса (хотя это не челюсть, а вырост черепа). Это “весло” может быть чрезвычайно длинным – до трети длины тела. Оно напоминает мне нос “Нимрода” даже сильнее, чем клюв утконоса.
Очень заметное “весло” явно играет важную роль в жизни рыбы. И действительно, оно выполняет ту же функцию, что и клюв утконоса, то есть улавливает электрические поля, исходящие от добычи. Как у утконоса, электрические сенсоры веслоноса находятся в порах, расположенных линиями вдоль “весла”. Однако возникли эти системы независимо. Электрические поры утконоса – это модифицированные слизистые железы. У веслоноса электрические поры очень похожи на поры, которыми пользуется акула. У нее эти поры называются ампулами Лоренцини, так что поры веслоноса назвали так же. Но если у утконоса чувствительные поры расположены примерно в дюжине узких линий вдоль клюва, у веслоноса две широкие линии по обеим сторонам от срединной линии “весла”. Пор у веслоноса даже больше, чем у утконоса. И оба животных гораздо чувствительнее к электричеству, чем любой из их сенсоров в отдельности. Видимо, они производят нечто вроде сложного суммирования сигналов, поступающих от сенсоров.
У молодых веслоносов электрическое восприятие играет более важную роль, чем у взрослых. Взрослых особей, которые по каким-то причинам теряли “весло”, находили после этого живыми и вполне здоровыми. А молодых рыб, которые выжили бы без “весла”, никто не видел. Возможно, молодые веслоносы, как и взрослые утконосы, выслеживают каждую жертву индивидуально. А взрослые веслоносы питаются скорее как планктоноядные усатые киты, выцеживая пищу из тины. На такой диете они вырастают очень крупными. Конечно, не такими крупными, как киты, но все же веслоносы достигают размеров человека, превышая по массе и длине тела большинство пресноводных животных. Судя по всему, для выцеживания планктона взрослым не особенно нужен локатор, который необходим молодым рыбам, преследующим жертву индивидуально.
