Летающие жирафы, мамонты-блондины, карликовые коровы... От палеонтологических реконструкций к предсказаниям будущего Земли - [15]

Понятно, что нечто подобное должно происходить в магниточувствительном органе. Но где он сам? Лишь в XXI веке подобный орган был открыт группой Киршвинка у радужной форели. Ее, как и других лососевых, пристально изучали не только из-за отменного вкуса икры и мяса, но и из-за способности распознавать среди тысяч ручьев место нереста своих родителей и выдерживать компасный курс в течение нескольких суток. Специализированные клетки, воспринимающие магнитное поле, расположены в глазной ветви тройчатого нерва. С клетками связаны цепочки магнитных кристаллов — точно таких же, как у бактерий, магнитосом. Каждая цепочка закреплена в нескольких порах клеточной мембраны. Изменения в направлении движения рыбы вызывают переориентацию магнитных цепочек в зависимости от направления вектора поля и его напряженности, поры открываются, позволяя ионам проскакивать сквозь них, и через десятые доли миллисекунды возникает электрический сигнал, передающийся по тройчатому нерву в мозг.

Чувство № 7

Магнитные явления сопряжены с явлениями электрическими: их связывает единое электромагнитное поле. Практически любое многоклеточное животное с мускульной системой использует электрические сигналы для передачи информации по нервной системе и к мускулам. Но способностью накапливать и высвобождать электрические заряды обладают немногие. Электрические рыбы были известны уже в конце XVIII века. Им посвятили свои труды величайшие физики — Генри Кавендиш, Майкл Фарадей, Ганс Эрстед, Алессандро Вольта и Луиджи Гальвани. Гальвани экспериментально показал, что любая мышца и любой нерв способны генерировать электрические импульсы, а вольтов столб, построенный из собранных в столбик контактных пар металлов, разделенных влажными матерчатыми дисками, стал моделью электрического органа рыбы. Один из самых знаменитых опытов того времени провел племянник Гальвани, Джованни Альдини: он присоединил источник электричества к голове только что казненного в Лондоне преступника и мертвое лицо исказила страшная гримаса… Этот эпизод натолкнул Мери Шелли на идею готического романа «Франкенштейн», герой которого пытается воскресить мертвеца с помощью мощных электрических разрядов.

Как именно устроен электрический орган рыб, очень похожий на гальванические батареи и представляющий собой преобразованную мускульную ткань с особыми клетками — электроцитами, ученые открыли много позже. Чтобы батарея сработала, нужно правильно расположить ее элементы, не путая полярность (как, скажем, в зарядном блоке любой фотокамеры): в момент разряда все электрощиты должны быть обращены в одну сторону. Эти мускулы утратили способность сокращаться, и волокна в них расположены так, чтобы электрическое напряжение накапливалось. Накопиться может немало: 2,5-метровые электрические угри (Electrophorus electricus), обитающие в бассейне Амазонки и Ориноко, поражают врага сильным разрядом — до 500 вольт (в воде), — отражая его атаку. Для этого угрю требуется последовательно включить более 3 тысяч электроцитов, ведь напряжение в каждом из них не превышает 0,15 вольта.

А например, клюворылы и родственные им гимнархи довольствуются слабыми — около 30 милливольт — электрическими импульсами. Эти рыбы, как установил в 1950-е годы биофизик Ганс Лиссманн, работавший в Кембриджском университете, не только генерируют, но и ощущают слабые электрические поля. В аквариумных опытах он обнаружил, что подобные рыбы воспринимают проволочный прямоугольник как непреодолимую преграду, а среди нескольких дипольных антенн распознают единственную, на которую подаются электрические сигналы, и атакуют ее. То есть у них существует электрическое чувство восприятия, с помощью которого они обнаруживают препятствия, источники пищи и угрозы. Многослойный эпидермис, обладающий высоким электрическим сопротивлением, пронизанный густой сетью каналов, наполненных проводящим веществом, уподобляет поверхность рыбы сетчатке глаза, «видящей» картину электрических полей. Именно с особенностями органов чувств этих рыб связаны их необычная форма тела (выросты на голове), своеобразный стиль плавания (волнообразные движения, способствующие зарядке электрических органов), довольно развитый мозжечок (именно эта часть мозга содержит нервные центры, связанные с мускулатурой) и способность выживать в мутных водоемах. Глаза же у них развиты плохо.

В 1993 году биофизик Владимир Барон и его коллеги из Института проблем экологии и эволюции РАН зарегистрировали очень слабые электрические разряды у обитающих в озерах и реках Африки сомов из семейства клариевых: разряды возникали при «выяснении отношений» между рыбами. А недавно группа ученых под руководством биофизика Владимира Ольшанского установила с помощью аквариумных опытов во Вьетнаме, что самки местного вида клариевых сомов генерируют особые электрические разряды во время спаривания. Нерест сомов — сложный ритуал. Сначала рыбы собираются вместе и выбирают партнеров. Затем самец, изгибаясь дугой, обвивает самку, и они совершают ряд замысловатых движений. Наконец он выбрасывает сперму, а она немного погодя — мечет икру. В момент, предшествующий этому событию, самка и дает разряд — до 30 милливольт, весьма чувствительный для самца. «Икра — очень ценный ресурс, — объясняет Ольшанский, — и разбросать ее нужно как можно шире. Вот самка и должна убедиться, что сперматозоиды уже в воде, а самец готов ей помочь. Своим разрядом она будто указывает ему, что пора надавить на ее брюшко. Возможно также, что испытанный шок доставляет самцу удовольствие и побуждает к новым спариваниям».