Читать Как животные видят мир? Часть 1
Возвращение красного цвета у обезьян
Большинство млекопитающих не отличают красный цвет от зеленого. Они давно утратили эту способность, присущую птицам, рыбам и рептилиям. Ведь их далекие предки, населявшие планету в одно время с динозаврами, заняли особую экологическую нишу - стали вести ночной образ жизни. Холодными ночами температура тела динозавров резко падала, как и их активность. Зато теплокровные млекопитающие ближе к полуночи выбирались из своих нор и укрытий и, осмелев, бродили в поисках пищи. За эту вольность они платили дефектами зрения. Им было все равно, как окрашена добыча. Их мир был серым, черным, белесым, но никак не разноцветным.
Однако обезьяны, как и человек, снова начинают различать красный и зеленый тона. Пытаясь объяснить этот "регресс" зрения, ученые давно предположили, что цветовое зрение помогало обезьянам отличать спелые плоды от незрелых. Однако не все плоды, созревая, окрашиваются в красный цвет.
Недавно биологи Натаниэль Домини и Питер Лукас из Гонконгского университета выдвинули другую теорию - она понравилась многим их коллегам. В африканских лесах Домини и Лукас наблюдали за тем, какими листьями питаются шимпанзе и другие обезьяны. Они выбирали обычно молодые листья, нежные, питательные, легко перевариваемые организмом - и окрашенные обычно в красноватый оттенок. Возможно, именно это меню научило поколения приматов различать красный цвет. Любопытно, что в лесах Южной Америки молодые листья на деревьях редко имеют красноватый оттенок, и местные обезьяны, как и другие млекопитающие, не различают красный и зеленый цвета!
Почему глаза у обезьян такие темные?
Глаза шимпанзе, как и других человекообразных обезьян, выглядят странно. Ведь не только радужная оболочка, но и вся остальная часть глазного яблока окрашена у них в карий цвет. Долгое время считалось, что глаза человекообразных обезьян полностью пигментированы потому, что это защищает их от слепящего солнца. Однако японские биологи Хироми Кобаяси и Сиро Косима, полагают, что такая окраска глаз защищает их обладателей от врагов.
Издали глядя на глаза шимпанзе, трудно понять, в какую сторону смотрит обезьяна. Зрачок сливается с окружающей окраской, и определить направление взгляда трудно. Обмен взглядами играет важную роль и в нашей жизни. Язык взглядов так же выразителен, как и язык жестов или слов. А вот человекообразные обезьяны предпочитают выражать свои чувства не взглядами, которые у них трудно поддаются истолкованию, а движениями головы, например, покачиваниями или кивками. Пристальный взгляд у обезьян считается не знаком доверительности, а неприкрытой угрозой.
Почему лягушка идет к змее?
С лягушками тоже не все просто. Они очень удобные лабораторные животные, но все-таки с причудами. Посадят их в террариум, а они голодовку объявляют - не едят, даже не смотрят на валяющихся на дне террариума мух и жучков. Можно было бы объяснить это тем, что в неволе лягушкам не до еды. Так нет, стоит в террариуме появиться случайно залетевшей мухе, как все лягушки бросаются на нее, вернее, стреляют в нее своими языками. Одной лягушке посчастливилось - она поймала муху. Остальные сразу успокоились и по-прежнему не смотрят на лежащих вокруг насекомых. И съесть их можно сколь угодно много, не затрачивая никакого труда, а лягушки будто сговорились умереть голодной смертью, но не трогать предложенных им мух.
В конце концов специалисты поняли: лягушек интересуют только движущиеся предметы (они могут схватить и колышущуюся тряпочку, и лепесток цветка, летящего по ветру). Поэтому неподвижных насекомых они не трогают, их добыча, только летящие или бегущие объекты. Для кормления этих животных в террариуме изобрели вращающийся столик. На него кладут кусочки мясного фарша или мух, которых раньше просто бросали в террариум. Крышка столика начинает вращаться, и лягушки принимаются активно ловить движущуюся добычу.
Любопытно ведут себя эти животные перед лицом змеиной опасности. Казалось бы, что тут все ясно - змеи гипнотизируют свою жертву. Мнение о гипнотической силе змей было так распространено, что многие серьезные ученые верили в нее и не задумывались, что гипноз - это внушение, навязывание своей воли другому. А как оформляет змея свой "приказ" лягушке прыгнуть ей навстречу, какие мысли ей внушает? Если и задумывались над этим, то находили другое объяснение - лягушки при виде своего смертельного врага просто цепенеют от страха. Еще бы - этот знаменитый немигающий взгляд! Однако мы забываем о том, что на змею смотрит не человек, который кроме этого взгляда знает массу ужасного о змеях. Лягушке-то ничего подобного не известно. И страшный, с нашей точки зрения, взгляд змеи может показаться ей вполне привлекательным.
Однако факт остается фактом - лягушки не только застывают при виде змей, но и часто прыгают им навстречу. Споры по этому поводу велись до недавнего времени. Одни верили в гипноз, другие считали, что тут действует страх, парализующий животное. Давид Ливингстон в своих воспоминаниях о путешествии в Африку рассказывал: увидев спускающуюся с дерева змею, молодой африканец буквально оцепенел от страха и не в силах был двинуться с места, только выстрел Ливингстона спас ему жизнь. Что ж, страх могучее чувство. Тот же Ливингстон рассказал, как сам пережил чувство страха, когда неожиданно на него бросился лев. Ливингстон тоже оцепенел - не мог ни крикнуть, ни пошевелить пальцем. Этот своеобразный паралич был настолько силен, что лев, приняв человека за мертвого, не заинтересовался им - мертвечину, как известно, львы не едят.
Так что дело, во-первых, не в змее, а в страхе и, во-вторых, нельзя подходить к чувствам лягушек с человеческой меркой. Вернемся в XVII век и вспомним любопытный опыт, проведенный немецким ученым Кирхером в 1646 году. Он связывал ноги курице, мгновенно переворачивал ее и придерживал некоторое время в таком перевернутом состоянии. После этого курица оставалась лежать неподвижно в той же позе, в какой была "уложена" на стол, даже когда ей развязывали ноги. Смысл опыта стал ясен позже и получил название акинеза. Для того чтобы привести животное в состояние акинеза, оказывается, вовсе не обязательно связывать ему ноги. Весь смысл в переворачивании, причем - мгновенном! И животное остается застывшим в определенной позе, словно загипнотизированным.
В Европе это явление стало широко известно лишь после опытов Кирхера. В Азии же и Африке нечто подобное знали очень давно. Во всяком случае, в Египте и Индии заклинатели змей пользовались таким гипнозом испокон веков. Они молниеносно хватали приходящую в возбуждение кобру за шею, слегка надавливали пальцем на затылок, и змея впадала в состояние акинеза. Тогда фокусник-заклинатель проделывал с ней все, что угодно, - змея ни на что не реагировала. Лягушки и жабы тоже легко впадают в состояние акинеза достаточно положить это существо между ладонями, быстро перевернуть, и они застынут, "заснут". Явление акинеза свойственно и другим животным. Подобное явление иногда называют гипнозом, хотя акинез ничего общего с подлинным гипнозом не имеет.
Однако в поведении лягушки при встрече со змеей нельзя сослаться на акинез. Невозможно отнести ее поведение и к явлению так называемого тонатоза - оцепенения, шока, который наступает у животных в результате каких-то неожиданных потрясений, как, например, внезапное нападение хищника. В таких случаях они, помимо своей воли, как бы притворяются мертвыми, и это нередко спасает им жизнь. Но лягушка ведь не "притворяется" мертвой, наоборот, часто сама двигается навстречу змее!
Может быть, это странное поведение лягушки еще долго оставалось бы неразгаданным, если бы лет двадцать тому назад американские ученые из Массачусетского технологического института в очередной раз не водрузили лягушку на лабораторный стол и не занялись изучением ее зрения. Ни Дж. Леттвин, возглавлявший эту группу, ни его сотрудники не собирались разбираться в "чудачествах" лягушки. Они вообще не собирались делать никаких открытий. Считая, что глаз лягушки устроен так же, как и все глаза позвоночных, а стало быть, и людей, только более примитивно, ученые рассчитывали узнать кое-что дополнительно о свойствах человеческого глаза. Но с первых же шагов в своей работе они поняли, что стоят на пороге интересных открытий.
Прежде всего, выяснилось, что глаз лягушки, как и сама система ее зрения, резко отличается от глаз и зрения других позвоночных. До сих пор ученые твердо знали: глаз, точнее, его сетчатка, получив зрительную информацию, оценивает и распределяет ее: часть передает в рефлекторный отдел мозга для "немедленных действий", часть в кору головного мозга для расшифровки и оценки. У разных животных по-разному распределяется зрительная информация, но у всех львиная доля идет не в рефлекторный отдел. У лягушки же - чуть ли не 95% зрительной информации поступает как раз в отдел рефлекторный. Что это значит? Хорошо это или плохо?
Для лягушки, безусловно, хорошо. Жизнь лягушки не отягчается никакими комплексами. Специальные приборы, соединенные с тонкими электродами, вживленными в волокна зрительного нерва лягушки, рассказали специалистам, что видит, как видит и как реагирует на увиденное это земноводное. Для начала стали показывать фотографии идеальных, с точки зрения лягушки, мест обитания. Однако,сидящая на столе лягушка никак не прореагировала на увиденное - ей не захотелось сменить лабораторный стол на прекрасное болото. А если говорить точнее, она просто не увидела ничего, хотя и смотрела.
Затем на экране вместо фотографий появился небольшой квадратик. Он начал двигаться, менять направления - лягушка оставалась к нему равнодушна. Но когда вместо квадратика появился кружочек - лягушка оживилась. Снова квадратик снова равнодушие. Изображение с закругленными краями вызывало интерес лягушки, и чем больше эти края были закруглены, тем активнее реагировала она на изображение. Вторая особенность: чем быстрее двигалось изображение, тем больше интересовало оно лягушку. Потом выяснилось, что на ритмично движущиеся в оба направления предметы она не обращает внимания, а на беспорядочно мечущиеся реагирует активно.
Стало ясно, что ни фона, на котором находится насекомое, ни вообще пейзажей она не видит. Лягушка видит лишь движущееся насекомое и реагирует на него молниеносно - человеческий глаз не в состоянии уследить за охотой лягушки. Вот что значит не терять времени на обработку информации! Увидел - и действуй! То есть лови насекомых. Нервные волокна, управляющие этими действиями лягушки, ученые назвали "детекторами насекомых". Конечно, у этой системы есть и отрицательные стороны: поскольку информация не обрабатывается в мозгу лягушки, а сразу же зовет к действию, лягушка часто ошибается - хватает любые движущиеся предметы, если они небольшие и закругленные.
Ученые проделали множество опытов и убедились в этом. Правда, схватив предмет, оказавшийся несъедобным, лягушка тут же выплевывает его. Но что очень интересно - она не "расстраивается" от своей неудачи: приборы показали, что ее мозг просто не реагирует на неудачу, он ее просто не фиксирует; лягушка не помнит о том, что с ней произошло секунду назад. Она снова будет смотреть на движущиеся предметы, ловить только их, не замечая неподвижных. Однако, имея только "детектор насекомых", долго не проживешь: он ведь выбирает лишь приблизительно похожие на мух изображения. Уточняет это изображение "детектор контура" или "детектор контроля"; он точно определяет границу света и тени. Есть у лягушки еще два детектора-движения и затемнения. Все они работают слитно, одновременно, помогая друг другу, и дополняя друг друга, т. е. обеспечивая лягушку только нужной информацией.
Конечно, скучно жить с таким зрением. Но лягушка этого не понимает: ведь в природе ей никто не подсовывает движущиеся кусочки бумаги и тряпочки, не тянет перед ней на ниточке бусинку. Конечно, бывает, схватит лягушка сгоряча лепесток цветка или летящее по ветру семечко - не беда, выплюнет, тем более что такое случается не часто: в основном в поле ее зрения попадают насекомые. И как раз те, с которыми она может легко справиться, и на таком расстоянии, на котором она может их схватить своим липким языком. Не способна лягушка воспринимать красоту солнечных закатов и восходов, а вот почему вдруг перестало светить солнце - зашло ли за облако или его перекрыла летящая птица и бросила свою тень на лягушку, - это благодаря своим "детекторам" ("детектору затемнения") лягушка отлично видит и соответственно на это реагирует.
Одновременно решился сам собой вопрос об "упрямстве" голодающих лягушек: оказывается, они просто не видели неподвижных насекомых, подложенных в террариум. Что касается "гипноза", то и он стал очевиден в свете открытий оригинального зрения лягушек. Медленно и плавно ползет змея. Ее движения находятся за пороговой границей лягушачьего восприятия: начни она двигаться быстрее, детекторы лягушки немедленно обнаружат змею и лягушка постарается удрать. Медленно движущуюся змею лягушка просто не видит. Зато хорошо видит ее трепещущий язычок. По размерам и движению он вполне соответствует объекту лягушиной охоты. Вот она и прыгает навстречу своей гибели.
Стоило ли трудиться ради того, чтобы развенчать легенду о змеях-гипнотизерах и загипнотизированных лягушках? Благодаря изучению зрения лягушки и открытиям, сделанным в процессе этого исследования, удалось создать уникальный аппарат - "глаз лягушки". Глаз во много раз больше лягушачьего - его величина примерно 2 кубических метра. Задача этого устройства предупреждать аварии самолетов. Если самолеты над аэродромом движутся своим курсом, не угрожая друг другу, глаз лягушки их не видит. Однако стоит самолетам сблизиться на опасную дистанцию, как аппарат немедленно поднимет тревогу (сработают его детекторы).
Пока одни специалисты изучают два нормальных глаза лягушки, другие заняты ее третьим глазом. Оказывается, у нее он есть, как у всех остальных животных, в том числе и у человека. Точнее, у человека это не глаз, а так называемая шишковидная железа, весящая не более двух десятых грамма и находящаяся в глубине мозга. Но когда-то это был настоящий глаз у всех животных. У лягушки он находится в коже головы, у ящериц - под кожей, у игуан и агам - прикрыт прозрачными чешуйками, а у гаттерди - только прозрачной пленкой. И глаз этот у некоторых животных может видеть, во всяком случае, различает свет и темноту.
В прошлом третьим глазом, имевшим нормальные функции, животные широко пользовались. Но для чего он нужен сейчас? Не в обычаях природы оставлять ненужные органы. Глаз этот может вырабатывать особое вещество - меланин, благодаря которому кожа земноводных светлеет в темноте. На свету меланин перестает вырабатываться, и кожа земноводных темнеет. Кроме того, третий глаз играет в жизни амфибий и рептилий более серьезную роль. Теплокровные животные могут ощущать холод и жару. Они никогда добровольно не останутся на морозе или на солнцепеке до критического момента - заранее почувствуют необходимость укрыться в тепле или в тени, чтобы не замерзнуть или не получить теплового удара. Холоднокровным животным труднее. Однако и они уходят в тень или прячутся в теплые места, когда им это необходимо, но вот как узнать когда возникает такая необходимость? И тут на помощь приходит третий глаз, который служит этим животным термометром.
Глаза выращены в пробирке
Японские ученые, которым впервые удалось вырастить искусственный глаз и пересадить его головастику, сообщили подробности своего эксперимента на Международном конгрессе офтальмологов в Сиднее. Как рассказал автор исследования Макото Асасима (Makoto Asashima) из Университета Токио, в ходе эксперимента ни один искусственный глаз не был, отторгнут организмом головастика. Глаза для головастиков были выращены из стволовых клеток, которые были получены от животных на одной из стадий эмбрионального развития. В течение трех дней клетки подвергали действию специальных веществ в различных концентрациях, чтобы добиться их дифференцировки на разные ткани. Глаза имеют все необходимые структуры, включая роговицу, сетчатку, хрусталик и зрительный нерв. Как было установлено уже после имплантации глаз при микроскопическом исследовании, зрительный нерв выращенных глаз соединился с мозгом.
Кроме того, была зафиксирована нормальная электрическая активность органа зрения и его реакция на свет. Все лягушки, которые успешно выдержали превращение из головастиков, теперь могут видеть. Всего для исследования взяли 60 головастиков, но в лягушки превратилось 20. Гибель части головастиков вполне обычна. Эксперты, однако, предупредили, что попытки выращивания глаз человека начнутся нескоро. Они устроены гораздо сложней, чем у лягушки. Ученые также упомянули, что в лаборатории им удавалось выращивать не только лягушачьи глаза, но и сердце, почки и другие органы.
Литература: журналы "Знание - сила", № 1 - 2002, и "Здоровье".
С. Ярошенко, С. Курбатов
