Текст книги "Животные анализируют мир"

Автор книги: Юрий Симаков

Юрий Симаков
Животные анализируют мир

От редактора

Дорогой читатель! Задумывался ли ты, что в наш техногенный век самые совершенные и точные приборы, созданные человеком, являются всего лишь копией миниатюрных живых организмов, созданных самой природой?

Такими приборами обладают представители животного мира. Человек, «подсматривая», строит миниатюрные датчики, а в природе уже миллионы лет живут их обладатели: рыбы, птицы, насекомые.

Живые организмы обладают фантастической чувствительностью – они за несколько дней чувствуют приближение землетрясения: теряют ориентацию птицы, скулят собаки, ящерицы покидают свои норы, канарейки бьются в клетках, муравьи спасают свое будущее потомство. Сейсмоанализаторы «живых индикаторов» воспринимают даже самые незначительные колебания, которые не могут фиксировать современные приборы.

Где находятся сейсмоанализаторы и как они работают? Как глубоководные обитатели пользуются приборами «ночного видения»? Почему у кальмара на хвосте расположены телескопические глаза? Какие насекомые и ракообразные могут видеть ультрафиолетовые лучи? Как происходят разнообразные формообразования в природе, если развитие всех начинается с одной клетки? Почему рыбы «кашляют» и какой прибор изобрели ученые на основе «приступов кашля» рыб? Это лишь малая часть вопросов, которые рассматривает в своей книге Симаков Юрий Георгиевич, доктор биологических наук, профессор, специалист в области эмбриологии и гидрологии.

Часто к окружающей нас природе и ее обитателям мы относимся как к обыденному явлению: все это было, есть и будет. Для нас – это известная картина мира и привычное мироздание, а вот автор настоящей книги помогает проникнуть в малоизвестный и удивительный мир «живых индикаторов» – простейших животных, которые помогают ученым познать единство законов природы и раскрыть тайны мироздания.

Итак, «Животные анализируют мир» – это очередная книга в серии «Мироздание», а издательство «РИПОЛ КЛАССИК» продолжает бороться за интеллектуального читателя.

Зинаида Львова

Глава первая
ХИМИКИ-АНАЛИТИКИ ЖДУТ ИХ

Муху странную бери

Однажды в детстве я оказался на пустыре. Все поросло травой на разрушенной войной стройке. Оборвался путь железнодорожной ветки, не дойдя до корпусов, зияющих пустыми окнами. И вдруг на насыпи у рельсов, где надолго застыли колеса грузовой железнодорожной платформы, я увидел знакомое мне растение, нагнулся и сорвал его – это был чесночок, созревший, но совсем крошечный, в десять раз уменьшенная копия того, что растет на огороде. У него была головка величиной с горошину, но зубчики в ней – как у настоящего чеснока. Тогда мне показалось, что кто-то сделал игрушечное растение, а на самом деле я столкнулся с загадочной проблемой нашей земной жизни – проблемой формообразования. Какие «приборы» следят за формой живого и где они скрыты?

Здесь же, у рельсов, в траве, бегали, стрекотали и прыгали другие живые существа. Они были вооружены миниатюрными локаторами, дальномерами и светофильтрами, дающими им возможность по-своему воспринимать окружающий мир. Падающая от меня тень заставляла их отскакивать и прятаться между травинок.

Биологи считают, что муравей глазами отличает только свет от тени. Но почему же тогда он принимает оборонительную позу, если протянуть к нему руку, будто он видит наши пальцы и ладонь и точно определяет расстояние до руки? Может быть, он «видит» не нас, а электрическое поле от руки? Тогда какими же «приборами» муравей может ощущать это поле?

Достаточно присмотреться к живым существам, чтобы убедиться, какой необычайной способностью реагировать на присутствие веществ и различных полей наделены они. В безбрежном мире живых организмов можно найти рекордсменов, способных ощущать отдельные молекулы веществ и улавливать самые слабые известные нам, а возможно, и неизвестные поля. Но ведь у многих существ их удивительные приборы помещаются в объеме величиной с булавочную головку, а в некоторых случаях даже в световой микроскоп их не рассмотришь, нужен электронный.

Попробуем сравнить сделанный человеком прибор с тем, что создала природа.

В современной аналитической лаборатории целые полчища датчиков, индикаторов и различных анализаторов.

Например, сейчас часто применяют нейтронный активационный анализ. С помощью этого совершенного метода можно уловить незначительную разницу в составе микроэлементов в волосах двух людей. Мне приходилось использовать этот метод при исследовании состава микроэлементов в хрусталиках глаз лягушек, особенно у головастиков, когда и хрусталик-то на ладони выглядит как маковое зернышко, а ведь удалось обнаружить в такой крохе даже золото. Сколько же требуется приборов для такого сверхточного анализа? Нужен источник нейтронов – атомный реактор, сооружение достаточно внушительное. И еще – многоканальный анализатор гамма-спектра величиной с небольшой платяной шкаф.

Сама же природа подсказывает, как надо строить миниатюрные датчики и приборы, которыми снабжены различные насекомые, рыбы, птицы. Миллионы лет совершенствовались их анализаторы в процессе эволюции, и эту работу можно смоделировать. У электронщиков для этого большие возможности. Так, на плато (величиной с почтовую марку) они могут поместить схему телевизора. В будущем у пленочной электроники перспективы неограниченные.

Но есть и второй путь создания чувствительных приборов. Например, использовать датчики мух, пауков, крыс. Учитывая фантастическую чувствительность живых организмов к различным химическим соединениям, можно попытаться не моделировать их, а прямо, непосредственно подключить к электронным схемам. Как здесь не вспомнить стихотворение Н. Заболоцкого под названием «Царица мух»:

 
Муху странную бери,
Муху в банку посади,
С банкой по полю ходи,
За приметами следи.
Если муха чуть шумит —
Под ногами медь лежит.
Если усиком ведет ~
К серебру тебя зовет.
Если хлопает крылом —
Под ногами злата ком.
 

О высокой чувствительности насекомых знали уже средневековые схоласты и даже пытались использовать их при отыскании кладов или месторождений драгоценных металлов. Именно писания одного из них и вдохновили поэта Н. Заболоцкого к созданию подобного стихотворения. Звали его Агриппа Неттесгеймский, а жил он в начале XVI века. Каких только легенд не ходило об этой странной личности! Вплоть до того, что якобы он даже мог вызывать к себе дьявола. Он действительно отыскивал и клады, и месторождения драгоценных металлов и проводил необычайные алхимические опыты. Не исключено, что в его руках были секреты использования «живых приборов». Агриппа знал, что древние индусы отыскивают клады с помощью какой-то таинственной мухи, он назвал ее «царицей мух». Мало того, сам он, видимо, имел такую муху и даже оставил рецепт, как, обращаться с ней: «Когда будете иметь в своем распоряжении одну из таких мух, и посадите ее в прозрачный ящичек. Ее помещение надо освежать два раза в день и давать ей растение, на котором ее поймали. Она может жить при таких условиях почти месяц. Чтобы узнать направление скрытых на глубине сокровищ, надо, чтобы была хорошо установившаяся погода. Тогда, взяв ящичек с мухой, отправляйтесь в путь, постоянно подсматривая и подмечая ее движения. Если в недрах скрыты драгоценные камни, вы заметите содрогание в лапках и усиках. Если же будете находиться над местом, содержащим золото или серебро, муха замахает крыльями, и, чем ближе вы будете, тем сильнее будут ее движения. В том случае, если там находятся неблагородные металлы – медь, железо, свинец и прочие, – муха будет ходить спокойно, но тем быстрее, чем ближе к поверхности они находятся».

Поэт Н. Заболоцкий вспоминает, что подобные курьезные предания он слышал и в русских деревнях.

Может быть, можно по описаниям Агриппы определить вид мухи? Имея в руках такую муху, нетрудно проверить правдоподобность опытов схоласта. Пусть мало шансов, что «кладоискательный прибор» заработает. Но вдруг… Агриппа пишет, что таинственная муха величиной с крупного шмеля любит садиться на водные растения. Мало сведений, но какая-то нить в руках есть. Вся трудность в том, что мух и их родственников 80 ООО видов. Видимо, Агриппа ничего не знал еще о мимикрии: существуют, например, бабочки, принявшие вид мух. Где гарантия, что именно не одну из них содержал у себя средневековый ученый.

Современные ученые занялись исследованием «живых приборов» – их колоссальной чувствительности еще в двадцатые годы XX века. Известный уже в то время биолог Н. К. Кольцов даже организовал лабораторию физико-химической биологии. Вот один из опытов, проведенный в ней. В большой, на двести литров, аквариум, наполненный водой, помещались одноклеточные существа – сувойки. Их можно увидеть в микроскоп. Они похожи на колокольчики, сидящие на тонких ножках. При воздействии на сувоек неблагоприятных факторов ножки быстро сворачиваются в пружинки, а сам колокольчик закрывается. Кольцов добавлял в сосуд лишь одну каплю слабого раствора с ионами кальция. Через некоторое время (его всегда можно было рассчитать) первые ионы достигали сувоек. И их ножки тотчас же сворачивались. Значит, эти существа способны реагировать на отдельные заряженные атомы вещества.

В научных журналах того времени можно найти описание другого опыта Н. К. Кольцова. В банку с водой, где сидит лягушка, опущено золотое кольцо. И через некоторое время ее брюшко становится розовым. Кровеносные сосуды расширились и стали просвечивать сквозь тонкую кожицу. А много ли золота за это время растворилось в воде? Ничтожное количество.

Изучением чувствительности живого увлекся и фармаколог Н. П. Кравков. В 1926 году его труд о действии лекарственных препаратов посмертно был удостоен Ленинской премии. В опытах Н. П. Кравкова индикатором тоже были кровеносные сосуды, но только не лягушки, а кроличьего уха. В ухо, отрезанное от тела животного (точнее, в кровеносные сосуды), лаборант впрыскивал физиологический раствор. Пройдя по системе сосудов, жидкость вытекала через открытые концы вен, и ее капли падали на чашку очень точных весов.

Когда в раствор добавляли немного адреналина, сосуды сужались, скорость истечения капель уменьшалась. «Живой прибор» работал безукоризненно. Самое любопытное, что он сигнализировал о некоторых веществах даже на расстоянии.

Стоило поднести к уху свинцовую пластинку – и эффект был таким же, что и при введении раствора с адреналином.

Биолог А. Л. Чижевский сконструировал сверхчувствительный аппарат, который предупреждал о всплесках солнечной активности за неделю до их появления. Главной «деталью» прибора были бактерии, способные изменять свою окраску. На что они реагируют – на изменение электромагнитных полей или летящие от Солнца частицы, – до сих пор не выяснено.

Многие специалисты скептически относятся к созданию «живых» и «полуживых» приборов. Конечно же, инженеры не сомневаются в высокой чувствительности бактерий, мух, рыб и лягушек, их волнует другое – можно ли однозначно определить, что живой организм реагирует именно на изучаемое вещество? Сколько реакций у различных растений и животных на воздействие внешней среды? Ответ может получиться очень расплывчатым. А физический прибор всегда покажет правильный ответ, если он исправен и точно проградуирован.

Это вполне понятное сомнение. Конечно, прибор должен гарантировать воспроизводимость результатов при повторных измерениях. Биологи отдают себе в этом отчет и уже пытаются преодолеть данную трудность. Так, взят на вооружение условный рефлекс.

Скажем, у рыб условный рефлекс формируется на отдельные молекулы примеси веществ, попавших в воду. При попадании исследуемых концентраций веществ в воду рыбу можно научить уходить от сетки, через которую пропускается ток. А как доказать, что рыба реагирует именно на это вещество, а не на какой-либо другой раздражитель? Стереть память к этому веществу. Возможно ли это? Вполне. Определено, что, если карасю после обучения ввести антибиотик пуромицин, он забудет рефлекс на это вещество, хотя все другие рефлексы у него сохранятся.

Сейчас способы регистрации биопотенциалов достигли такого совершенства, о которых в двадцатые годы прошедшего века приходилось только мечтать. Теперь экспериментаторы научились отводить биотоки как от нервных ядер и узлов, так и от отдельных клеток. С помощью тончайших платиновых и золотых электродов можно снимать потенциалы с оболочек клеток и с нервных волокон. Так что подключиться к «живому прибору» или отдельному его датчику не представляет особого труда, хотя это – ювелирная работа, выполняемая под микроскопом. Современным электрофизиологам удается регистрировать разность потенциалов порядка десятых долей милливольта.

На службе биологов уже стоят микроскопические по размерам световоды, фотосопротивления и фотоэлементы, с помощью которых можно следить за изменением цвета бактерий и формы клеток. А их можно применять как отдельные узлы «живых» или «полуживых» приборов.

Возможно, применение электронных и живых узлов даст новое поколение измерительной аппаратуры, способной избавиться от посторонней информации и различных помех. Сколько приходится ставить различных фильтров в приборах, чтобы выделить, например, нужное вещество, а это все усложняет анализирующие устройства и удорожает их. В то же время живые организмы умеют с помощью своих «датчиков» отсеивать лишнюю информацию. Так, глаз лягушки, особенно сетчатка, выбирает только нужные для животного сведения. Подобные механизмы переработки информации найдены в анализаторах животных, занимающих другое систематическое положение. Например, насекомые и пауки прекрасно «понимают» показания своих органов чувств. Органы обоняния у паука находятся не на голове, а на ногощупальцах (педипадльпах) и кончике брюшка. Природный водоем паук обнаруживает на большом расстоянии. Но не находит банку с дистиллированной водой, поставленную почти рядом. По-видимому, пауки реагируют на ничтожные примеси солей в воде.

Говорят, что на вкус и цвет товарищей нет. Но ни одну муху не проведешь на сахарине. Она уверенно отличит его от сахара, прикоснувшись к порошку лапками. Оказывается, происходит пространственный анализ веществ, и их химический состав муха определяет одним только прикосновением лапок. Попробуем представить себе и биоприбор – отведем с помощью электродов потенциалы с нервных клеток мухи, а после усиления передадим на осциллограф, на экране которого каждому веществу будет соответствовать определенная осциллограмма. Имея набор кривых, полученных ранее от различных веществ, можно за одну минуту исследовать несколько веществ.

Недавно группа сотрудников кафедры энтомологии биологического факультета МГУ предложила способ, с помощью которого можно записывать на осциллографе сигналы, идущие от вкусовых щетинок самки комара-пискуна. Оказалось, что любому химическому соединению соответствует строго определенная последовательность электрических импульсов. И это при концентрации в сотые доли миллиграмма в одном литре воды! Ученые ищут ключи к расшифровке осциллограмм. Если поиски будут успешными, то можно надеяться на создание средства для эффективного экспресс-анализа, проводимого в химических лабораториях.

Анализаторы запахов и молекул

Как ни странно, но до сих пор точно неизвестно, почему «запахи» пахнут и почему люди по-разному ощущают их. Недавно физиологи установили, что мужчины и женщины неодинаково воспринимают запахи. Взять хотя бы экзальтолид– вещество, применяемое в парфюмерной промышленности в качестве фиксатора. Женщины его ощущают, а все лица мужского пола не знают, как пахнет это вещество. Девочки тоже его не ощущают до достижения половой зрелости.

Однако, если взрослому мужчине ввести женский половой гормон, он начинает чувствовать запах экзальтолида. А помимо этого, ему открывается целый ряд запахов, о которых он раньше не имел никакого представления. Запахи в жизни человека играют важную, но не первостепенную роль. А вот у ряда животных именно обоняние развито сильнее других органов чувств. Можно ли представить, как сложны их органы «химического чувства»?

Человек четко определяет вкусовые качества веществ, в то же время незнакомые запахи он сравнивает с уже известными. Таких запахов можно насчитать тысячи. У нас вкусовые и обонятельные ощущения разделяются, а у многих живых существ они выступают как единое чувство. Например, химические анализаторы у насекомых находятся во рту, на антеннах и на ногах. По мнению ряда ученых, некоторые насекомые, например термиты и муравьи, обладают даже объемным обонянием, которое людям трудно вообразить.

Бионикам пока еще далеко до создания совершенных анализаторов запахов, хотя они предпринимают попытки создать электронный искусственный нос и добились некоторых успехов. Но разве эти приборы можно сравнить с живыми анализаторами?

Биологи установили, что средством общения между насекомыми служит ряд веществ, которые называют феромонами. К феромонам относятся, например, пахучие вещества самки некоторых бабочек, которые привлекают самцов, находящихся иногда на расстоянии нескольких километров. Так, самец айлантовой сатурии обнаруживает самку, удаленную от него почти на два с половиной километра, и это далеко не рекорд. Непарный шелкопряд может обнаружить самку в радиусе четырех километров, а большой ночной павлиний глаз справился с этой задачей на расстоянии восьми километров. Возможно, не только обоняние используется для такого поиска. Во всяком случае, ученые пытались выяснить предельную границу, с которой самцы бабочек уже не находят самку. Они пометили самцов бабочки-глазчатки и выпускали их через окно движущегося поезда на разных расстояниях от места с клеткой, где находилась самка того же вида. Даже с расстояния одиннадцати километров вернулось двадцать шесть процентов выпущенных самцов.

Для подобной химической локации насекомые используют перистые антенны-усики, усаженные хеморецепторами, своеобразными миниатюрными биодатчиками.

Чувствительность биологических анализаторов насекомых просто поразительна – она не уступает самым совершенным методам анализа, применяемым физиками и химиками, самой совершенной аппаратуре. Так, например, у тутового шелкопряда (Bombix mori) ученые выделили вещество, которое назвали «бомбикол»(от латинского названия шелкопряда). Самки бабочек выделяют бомбикол из желез, и незначительные концентрации его приводят самцов в сильное половое возбуждение. Самцы начинают трепетать крыльями и совершать вращательные движения телом. Какие же минимальные концентрации бомби-кола может ощущать самец? Цифра эта очень мала. Самцу шелкопряда подносили стеклянную палочку, на которой содержалась миллионная доля пикограмма (один пикограмм равен миллионной доле грамма) раствора бомбикола. И этого количества оказалось достаточно, чтобы самец пришел в возбуждение и начал сильно трепетать крыльями. Трудно даже себе представить, что молекулы бомбикола взаимодействуют с анализаторами, расположенными на усиках и ножках шелкопряда!

Немецкий биохимик А. Бутенанд, изучив состав бомбикола, получил четыре стереоизомера этого соединения и показал, что самцы непарного шелкопряда не только улавливают своим анализатором минимальное количество бомбикола, но и различают стереоизомеры пахучих веществ, то есть конфигурацию молекул.

Так что же улавливают хеморецепторы – колебания атомов в исследуемой молекуле или ее конфигурацию?

На этот вопрос пока нет исчерпывающего ответа. Существует две теории. По одной из них, предложенной биологом Дж. Эймуром, анализируемые молекулы вещества и хеморецепторы подходят друг к другу, как «ключ к замку» (рис. 1).

Рис. 1.Схематическое изображение принципов работы обонятельных рецепторов по принципу «ключ к замку»: слева – молекулы пахучего вещества; справа – «ключ» хеморецептора

Дж. Эймур выделил семь основных обонятельных рецепторов, воспринимающих камфорные, эфирные, цветочные, мускусные, мятные, острые и гнилостные запахи. Причем «замки» и «ключи» имеют простую конфигурацию. Например, эфирные «ключи» – палочки, мускусные – диски, камфорные – шаровидные. Когда конфигурация молекулы одного вещества подходит к одному из семи видов химических анализаторов, происходит платный контакт, и на рецепторах возникает электрический заряд. Так же, как на экране цветного телевизора только три цвета – синий, красный и зеленый – создают всю гамму цветов, весь букет запахов создается семью составляющими, которые хеморецепторы воспринимают как отдельные компоненты действующего запаха. Вместе они дают полную картину запаха, поступающего в мозг в виде биотоков по нервным обонятельным волокнам, а мозг полностью анализирует его.

По другой теории, разработанной физиологом Р. Райтом, молекулы пахучего вещества совершают постоянные колебания, так как колеблются составляющие их атомы. Предполагается, что каждое вещество характеризуется определенным «дрожанием». Вот эти-то колебания при непосредственном контакте, а возможно, и дистанционно, улавливаются хеморецепторами и также анализируются мозгом.

Трудно пока отдать предпочтение какой-либо из этих теорий. Уж очень они обе заманчивы. Во всяком случае, легче изучать не дистанционное восприятие запаха, а контактное. Ранее уже упоминалось о таких контактных «анализах», которые может делать муха. Ведь у нее хеморецепторы находятся на лапках, и она всегда знает, что у нее под ногами: еда, питье или что-то несъедобное. Ученые подсоединили электроды к нервным волокнам синей мухи, усилили отведенные импульсы и записали их на осциллограмме. Оказалось, что на ее лапках четыре типа рецепторов: одни анализируют состав воды, другие определяют вид сахара, третьи исследуют различные соли, четвертые указывают на наличие белковой пищи. Но самое интересное, что анализаторы химических веществ у мухи находятся и в хоботке, причем хоботок автоматически отвечает на показания ножных хеморецепторов: он вытягивается, и муха начинает пить или есть. Поэтому экспериментаторы наносят на лапку мухи исследуемое вещество и по выпрямлению хоботка судят, какие концентрации и какие вещества улавливает насекомое. Такой химический анализ занимает несколько секунд, и его вполне могут использовать химики-аналитики в некоторых своих работах.

Но есть животные, которые самым настоящим образом «щупают» конфигурацию молекул. Да, да, именно конфигурацию молекул!

Среди водных организмов довольно широко распространены морские желуди, или балянусы. Их можно увидеть на камнях прибрежных скал, а иногда и на живой раковине моллюска. Да что там моллюск – они и к китам ухитряются прикрепиться. На кораблях и гидротехнических сооружениях морские желуди – основной компонент обрастания.

Морские желуди – это усоногие ракообразные. Конечно, они не похожи на речного рака и даже на морского краба, но все же это их родственники. Личинки у бапянусов, как и у всех ракообразных, свободноплавающие и похожи на личинок других раков (рис. 2а). В раннем «детстве» морские желуди выдают свое происхождение, что они ракообразные, а во взрослом состоянии рака в них не узнать (рис. 2б).

Рис. 2.Балянусы и их личинки:

а – личинки рачков балянусов на различных стадиях развития; б – взрослые балянусы, или морские желуди

Поставим под микроскоп личинку баляпуса. На ее антеннах можно увидеть своеобразные диски, а если внимательнее присмотреться, то и волоски, окружающие диск. Это и есть прибор, «ощупывающий» конфигурацию белковых молекул. Ведь личинка, проплавав какое-то время, должна прикрепиться к твердой поверхности и сделать вокруг себя своеобразный домик со створками. Но как найти хорошее место для прикрепления? Очень просто: использовать опыт предшественника, если он сумел выжить и оставить след после себя, то и последующему жильцу, вероятно, на этом месте будет неплохо. А какой же след оставил после себя живущий на этом месте балянус? Белок, причем нерастворимый в воде. Этот белок по составу напоминает тот, который встречается в твердом покрове ракообразных и даже насекомых. Но личинка морского желудя не только не путает его с белком других животных, а, наоборот, узнает место, где ранее сидели балянусы именно ее вида. Значит, своим анализатором, на ощупь, она определяет те незначительные отличия в молекуле белка, которые по конфигурации соответствуют ее виду. Ни химики, ни физики такого прибора еще не имеют. Как тут не вспомнить теорию химического анализа, основанную на принципе «ключа и замка», когда форма молекул исследуется рецепторами, подходящими комплементарно к структуре исследуемых белков?

Ну а теперь отправимся в мир мигрирующих рыб, например лососей. До настоящего времени способность лососей находить путь вверх по реке к своим родным водоемам даже ихтиологам, которые их изучают, кажется сверхъестественной. Каждый год эти рыбы из океана возвращаются к родным рекам, а затем плывут вверх по реке, преодолевая пороги, камни и сильные встречные течения. Как будто им кто-то точно поставил задачу – вернуться в то место, где они родились сами, и только там провести нерест. Все это невероятно: в огромном океане, где кормились лососи, они должны найти устье родной реки, а затем уже в реке – место вы клева из икринок. Однако здесь ученые преуспели и многое раскрыли.

Так, они установили, что миграция лососей состоит из двух этапов. На первом этапе они отыскивают устье родной реки. И делают это примерно, как птицы, ориентируясь по Солнцу. Путь от «морских пастбищ» до устья реки может составлять сотни, а иногда и тысячи километров. Например, шотландский лосось, который кормится у берегов Гренландии, для возвращения в устье реки преодолевает четыре тысячи километров. Но ориентация по Солнцу, как у птиц, так и у лососей, пока только предполагается. Действительно, выпущенные на волю лососи при солнечной погоде быстро находят пути своего следования, а если небо покрыто облаками, они теряют ориентацию. В лабораториях пробовали сделать искусственное «Солнце», его вращали, и лососи меняли траекторию своего движения. Следовательно, Солнце для их ориентации что-то значит.

С расстояния ста километров от своей реки лососи определяют направление движения с помощью обоняния. В проведенных экспериментах десять тысяч помеченных лососей возвращались в то же место, где они вылупились из икры. Что же за прибор у лососей улавливает запах родного водоема? Установлено, что у рыб есть У-образные трубочки с хеморецепторами. Вода прогоняется через эти трубочки микроресничками или течением, создаваемым при движении рыбы. Американские исследователи заткнули лососям ноздри ватными тампонами, и рыбы уже не могли найти путь к нерестилищам.

Электрофизиологи проводили эксперименты другого рода. Они выловили лососей в местах нерестилищ и подключили им электроды к обонятельной луковице, а далее биотоки подавались на усилитель и к записывающей аппаратуре. Когда через ноздри лосося пропускали воду с его родной реки, в обонятельной луковице отмечалась повышенная электрическая активность. Достаточно было сменить воду, взять ее из чужого нерестилища – никакого электрического ответа не было. В то же время вода, взятая ниже по течению реки, куда попадала часть воды с нерестилища подопытного лосося, вызывала слабый всплеск биотоков в обонятельной луковице. Значит, вода из родной реки обладает определенным запахом который лососи отличают от всех других. Но чувствительность к этим веществам у рыб так высока, что самые тонкие и точные анализы не позволили установить, какие именно вещества привлекают рыб. Видимо, это соединения растительного или животного происхождения, составляющие целый комплекс знакомого запаха для лососей, которые они помнят несколько лет.

Может показаться, что мы уже близки к разгадке механизма ориентации лососей во время миграции. Но как тогда объяснить опыты с выключением ноздрей? Оказалось, что с открытыми ноздрями лососи находят свое нерестилище не только, если они идут вверх по течению, когда потоки воды приносят им знакомый запах, но и, если их выпустить вниз по течению, то есть выше родного «дома». Навстречу им движутся лососи, стремящиеся к своим нерестилищам, они не обращают на них никакого внимания, нарушают все законы и доходят до своего притока. Если же подопытным лососям «отключить» ноздри с помощью тампонов, они не находят дорогу. Возникает вопрос: какую функцию выполняют ноздри?

Ведь запах их родной реки сносится только вниз по течению, и даже электрофизиологи не отмечали у лососей никакой реакции обонятельной луковицы на речную воду, взятую выше нерестилища. На этот вопрос ихтиологи ответить пока не могут, хотя и тут полностью нельзя исключить сверхчувствительного обоняния этих рыб.

Сухопутный «живой прибор», анализирующий запах, известен всем – это собака. Ни у кого не вызывает удивления, что собак используют в качестве следопытов, хотя это как раз удивительно. Собака живет миром запахов, на втором плане у нее острый слух, а затем зрение. Первые эксперименты были проведены Д. Романесом еще в 1885 году. Исследователь возглавил цепочку людей из двадцати человек, которые шли за ним и ступали след в след. Затем группа разделилась на две части и каждая направилась к своему укрытию. Когда пустили собаку Романеса, она легко отыскала место, где укрылся ее хозяин.

Задача по отысканию однояйцевых близнецов оказалась для собаки посложнее. Ведь близнецы имеют совершенно одинаковый состав белков, разница лишь в том, что один из них образовался из правой, а другой из левой половины общего зародыша на ранних стадиях развития. Перед опытом собаку познакомили с одним из близнецов. Затем оба близнеца прошли в группе людей по полю и разделились: один пошел с половиной людей вправо, другой – влево. Собака нашла знакомого ей близнеца. А что, если собаку познакомить с одним близнецом, а в опыте будет участвовать другой? В этом случае собака пошла по следу незнакомого ей близнеца. Значит, если близнецы вместе, собака их различает, а в отдельности отличить их друг от друга не может: уж очень сходны запахи, и только сравнительный анализ помогает ей решить задачу.

Таким чувствительным прибором не прочь воспользоваться многие специалисты: криминалисты, газовщики, геологи. В Варшаве группа из нескольких собак следит за исправностью газовой сети. Никакие приборы не могут обнаружить утечку газа глубоко под землей, а собаки точно находят место нарушения газопровода. И практически никогда не ошибаются. В Карелии тренируют собак-геологов. Собаку по кличке Байкал брала с собой агитбригада биофака МГУ, и во время лекции собака демонстрировала свои способности находить различные образцы полезных ископаемых, спрятанные в зрительном зале. Она распознавала больше десяти минералов и по приказу своей хозяйки находила спрятанный в зале образец, оповещая лаем, у кого из зрителей он находится. Все образцы минеральных пород раздавались зрителям перед лекцией и перепрятывались по всему залу. Байкал находил то, что ему приказывали, и ни разу не ошибся. Раньше эта собака служила на границе, но из-за катаракты ее списали, и она продолжила свою службу на мирном поприще.