Текст книги "Необъятный мир: Как животные ощущают скрытую от нас реальность"

5
До мурашек
Тепло

Мне холодно. Снаружи ласковые осенние +24 ℃, но я нахожусь, по сути, в большом холодильнике, где температура снижена до +4 ℃. Это помещение, специально оборудованное для зимней спячки, – имитирующее темноту и холод, в которых зимующее животное проводит зиму. Поскольку я, судя по всему, не способен выбирать правильную одежду для командировок, сюда я прибыл в тонкой футболке и теперь инстинктивно тру побледневшие из-за оттока крови голые предплечья. Одетая куда более уместно Мэдди Джанкинс тем временем запускает руку в ящик с бумажной стружкой и вытаскивает меховой шар. Это тринадцатиполосный суслик, который лежит, свернувшись в клубок размером и весом примерно с грейпфрут и прикрыв нос хвостом. Он похож на крупного бурундука затейливого окраса: через всю спину тянутся тринадцать черных полос с пунктиром из белых точек на каждой. Я вижу этот узор, потому что мои глаза воспринимают красный свет, заливающий помещение. Суслик этот свет не различает – да и глаза у него в любом случае плотно закрыты. Сейчас середина сентября, впереди долгая зимняя спячка.

Спячка – это не сон, а гораздо более глубокое состояние бездействия, которое позволяет суслику пережить суровую североамериканскую зиму. В этот период метаболизм у него практически полностью прекращается[107]107
  Спячка и сон настолько отличаются, что за время зимовки у суслика накапливается недосып и ему приходится время от времени выходить из спячки, чтобы, восстановив обычную температуру тела, немного поспать (Daan, Barnes, and Strijkstra, 1991).


[Закрыть]{330}330
  Geiser, 2013


[Закрыть]. Джанкинс осторожно перекладывает животное в мою обтянутую латексной перчаткой руку, и я поражаюсь его неподвижности. В нем нет ни малейшего признака нервозной суетливости, свойственной грызунам. Его бока, которые должны ходить ходуном от судорожного дыхания, даже не шелохнутся. Сердце, которое летом бьется с частотой по крайней мере пять раз в секунду, сейчас выдает пять ударов в минуту{331}331
  Andrews, 2019.


[Закрыть]. «Обычно в этом шаре жизнь так и бурлит, но не сейчас, – говорит Джанкинс. – Сейчас это холодный апатичный комок». И действительно, меховой шар вскоре начинает неприятно холодить руку. Температура тела суслика, которая летом составляет +37 ℃, сейчас балансирует в районе +4 ℃, как у любого неодушевленного предмета в этом помещении. Из-за этого предмет на моей ладони тоже производит жутковатое впечатление неодушевленного: нет тепла, нет и жизни. Только по лапам видно, что жизнь все-таки теплится: они по-прежнему розовые из-за крови в сосудах, и если сжать любую из них, она дернется, хотя и неторопливо, как в замедленной съемке. Но долго держать суслика на ладони нельзя, от тепла моей руки он может проснуться. Я укладываю его обратно в его импровизированное логово и выхожу из помещения. Снаружи меня ждет заведующая лабораторией Елена Грачева.

– Ну что, как вам? – интересуется она.

– До мурашек, – поеживаюсь я.

Грачева изучает тепло и то, как животные его распознают. Поначалу она занималась летучими мышами – вампирами и гремучими змеями (о них мы еще поговорим), но некоторое время назад переключилась на создания гораздо более симпатичные – тринадцатиполосных сусликов, обладающих поразительной способностью выдерживать низкие температуры. «Если поместить меня в холодное помещение, у меня все начнет болеть и ныть, а затем наступит гипотермия, – объясняет моя собеседница. – Скорее всего, выживу я в таких условиях не дольше суток». А вот тринадцатиполосный суслик способен прожить при температуре от +2 °c до +7 ℃ полгода{332}332
  Matos-Cruz et al., 2017.


[Закрыть]. Его близкий родственник арктический суслик может еще и не такое – он выдерживает в спячку и минусовые температуры (до –2,9 ℃). Эти чудеса выносливости обусловлены одной важной способностью, которую часто упускают из виду: суслика холод вполне устраивает.

Ванесса Матос-Круз, работавшая с Еленой Грачевой, подтвердила это предположение, помещая сусликов на две нагреваемые панели{333}333
  Matos-Cruz et al., 2017.


[Закрыть]. Если одну нагреть до 30 ℃, а другую до 20 ℃, какую предпочтет суслик? Крысы, мыши и люди почти всегда выбирают первую, поскольку для них 30 ℃ – это приятное ощущение тепла (вспомните негу теплых полов). Но тринадцатиполосных сусликов 20 ℃ радуют ничуть не меньше, чем 30 ℃. К 30 ℃ они склоняются, только когда температура второй панели опускается ниже 10 ℃. Крысы и мыши с такой панели сбегают сразу, для них она мучительно ледяная, суслики же будут спокойно сидеть на ней, даже если ее температура снизится до 0 ℃.

Без этой способности легко переносить низкие температуры суслики не смогли бы зимовать. Их организм делал бы то же самое, что и наш, когда мы мерзнем во сне: начинал бы жечь жир, чтобы выработать тепло, а если это не помогает, автоматически просыпался бы. Для нас это спасение. Для суслика посреди зимы это гибель. Спячка ему необходима, и чтобы ее обеспечить, нужно соответствующим образом настроить все сенсорные системы. Это не значит, что сусликам холод нипочем. Просто у них другое представление о том, что такое холод, – другой нижний температурный порог, за которым организм перестает справляться и чувства начинают бить тревогу.

Температура имеет огромное влияние на все живое. Если она слишком низка, скорость химических реакций замедляется до бесполезно черепашьей. Если она слишком высока, белки и другие жизненно важные молекулы теряют структуру и распадаются. Из-за этого для большинства форм жизни на Земле существует некий диапазон температур «в самый раз». Границы этого диапазона могут варьироваться, но сам он есть обязательно, и поэтому любое животное, обладающее нервной системой, обладает способностью ощущать температуру и реагировать на нее{334}334
  О диапазонах температур, приемлемых для разных животных, см. McKemy (2007); Sengupta and Garrity (2013).


[Закрыть].

Животные используют самые разнообразные температурные детекторы, из которых сейчас лучше всего изучена группа белков под названием «TRP-каналы» (Transient receptor potential channels, «каналы переменного рецепторного потенциала»){335}335
  Matos-Cruz et al., 2017; Hoffstaetter, Bagriantsev, and Gracheva, 2018.


[Закрыть]. Они расположены по всему организму на поверхности сенсорных нейронов и функционируют как крохотные воротца, открывающиеся при достижении нужной температуры. В этот момент ионы устремляются в нейрон, электрический сигнал передается к мозгу, и мы ощущаем тепло или холод. Какие-то TRP-каналы настроены на высокие температуры, какие-то на низкие. (Холод – это не просто отсутствие тепла, это отдельное, совершенно самостоятельное ощущение[108]108
  В 1880-х гг. Магнус Бликс с помощью заостренной металлической трубки, соединенной с бутылками воды разной температуры, выяснил, что одни точки его ладони реагируют на жар, а другие – на холод. Одновременно, но независимо точно такое же открытие сделали двое других ученых – Альфред Гольдшайдер и Генри Дональдсон.


[Закрыть].) Кроме того, разные TRP-каналы ориентированы на температуры разной степени экстремальности: одни работают в безобидном умеренном диапазоне, другие срабатывают, зафиксировав опасные и болезненные крайности. Реагируют они и на определенные химические вещества, вызывающие ощущение жара или холода. Жгучий перец жжется, поскольку содержащийся в нем капсаицин включает TRPV1 – TRP-канал, распознающий болезненно высокие температуры[109]109
  Вопреки распространенному представлению, вкус здесь ни при чем. Я убедился в этом лично, умудрившись однажды отправиться в душ сразу после нарезки перца хабанеро: если на руках, а следом за ними и на прочих нежных частях тела окажется достаточно капсаицина, жечь он будет при любом соприкосновении.


[Закрыть]. Мята холодит за счет ментола, активирующего детектор холода под названием TRPM8.

Такие детекторы обнаруживаются у всех животных, но у каждого вида они представлены в уникальной, слегка отличающейся от других версии, приспособленной к особенностям именно этого организма и его образа жизни. Теплокровные животные обогревают себя сами, поэтому их версия детектора холода TRPM8 бьет тревогу, если температура тела опускается ниже границы узкого, комфортного для них диапазона. У крысы эта граница проходит на отметке 24 ℃{336}336
  Hoffstaetter, Bagriantsev, and Gracheva, 2018.


[Закрыть]. У курицы, у которой обычная температура тела чуть выше, TRPM8 настроен на 29 ℃. Холоднокровные животные, наоборот, получают тепло из окружающей среды, поэтому температура тела у них колеблется в довольно широком диапазоне. Соответственно и TRPM8 у них, как правило, настроен на гораздо более низкое значение – 14 ℃ у лягушек, например. У рыб TRPM8, судя по всему, нет вообще, и большинство из них спокойно переносят температуры, близкие к минусовым{337}337
  Gracheva and Bagriantsev, 2015.


[Закрыть]. Даже если они чувствуют боль, понятия «лютая стужа» и «обжигающий холод» им, видимо, незнакомы. У отдельных представителей человеческого рода температурные предпочтения тоже различаются, но в масштабах всего царства животных эти вариации гораздо шире.

А что там у сусликов? Матос-Круз обнаружила, что их версия TRPM8 очень похожа на имеющуюся у других теплокровных грызунов, однако из-за нескольких мутаций у нее сильно снижена чувствительность{338}338
  Matos-Cruz et al., 2017.


[Закрыть]. На ментол она реагирует, а вот на низкие температуры – вплоть до 10 ℃ – почти нет. Это отчасти объясняет, как сусликам удается благополучно зимовать в условиях, которые нам бы показались невыносимыми[110]110
  У человеческого TRPM8 есть вариант, распространенность которого возрастает у жителей высокогорных районов, – возможно, он отражает приспособленность к более холодному климату (Key et al., 2018). Однако пока неизвестно, воспринимают ли его обладатели холод иначе, чем остальные.


[Закрыть].

Подстраивается под потребности своих обладателей (прежде всего под температуру их тела) и белок TRPV1, который распознает болезненный жар{339}339
  Hoffstaetter, Bagriantsev, and Gracheva, 2018.


[Закрыть]. У курицы он активируется при +45 ℃, у мышей и человека – при +42 ℃, у лягушки – при +38 ℃, а у данио-рерио – при +33 ℃ (детектор холода этим рыбкам, наверное, ни к чему, зато им явно пригождается детектор тепла). У каждого вида свое понятие о том, что такое горячо. Наша обычная температура будет пыткой для данио-рерио. Температуру, которая мыши покажется пеклом, курица даже не почувствует. Однако есть среди животных два вида, перещеголявших и курицу, – это обладатели наименее чувствительных версий TRPV1 из исследованных на данный момент, что позволяет им выдерживать жар, который другие живые существа терпеть не в состоянии. Один из них, как и следовало ожидать, – корабль пустыни, верблюд-бактриан. А вот второй – надо же! кто бы мог подумать! барабанная дробь… – тринадцатиполосный суслик! Скромный грызун, которого я держал на ладони, выдерживает не только температуру, близкую к минусовой, но и зашкаливающий жар. В экспериментах с нагреваемыми панелями у Грачевой суслики перескакивали на более прохладную, только если та, на которой они сидели, раскалялась до 55 ℃{340}340
  Laursen et al., 2016.


[Закрыть]. Неудивительно, что они в изобилии водятся по всей территории США, от Миннесоты на севере до Техаса на юге. Их температурными детекторами обусловлены их ареал, сезон их активности и многое другое. Задавая диапазон температур, которые животное может ощущать и выносить, корректируя его личные пределы горячего и холодного, эти белки определяют, где, когда и как будут жить их обладатели.

А кто-то живет в крайне экстремальных условиях. Обитающие в Сахаре муравьи-бегунки Cataglyphis bombycina кормятся при полуденном зное, когда температура песка величайшей пустыни нашей планеты достигает 53 ℃{341}341
  Gehring and Wehner, 1995; Ravaux et al., 2013.


[Закрыть]. Аналогичные температуры какое-то время выдерживает и помпейский червь, живущий около выходов подводных вулканов – «черных курильщиков». Хионея, или зимний комар, сохраняет активность при –6 ℃, ледяной червь мезенхитреус водится в ледниках; оба они погибнут, если подержать их в руке{342}342
  Hartzell et al., 2011.


[Закрыть]. Изучая этих так называемых экстремофилов, исследователи интересуются прежде всего их адаптивными особенностями – такими как теплоотводящие щетинки на теле или самопальный антифриз в крови. Но что толку от этих приспособлений, если сирены сенсорной системы организма будут постоянно вопить, включая ощущение боли (или ноцицепции)? Хотите жить в Сахаре – или на дне океана, или на леднике – перестраивайте чувства так, чтобы такая жизнь им нравилась.

Казалось бы, вполне логичный подход, но почему-то, когда мы смотрим на экстремофилов – будь то императорские пингвины, шлепающие по бескрайним антарктическим льдам, или верблюды, бредущие по раскаленным пескам, – мы невольно жалеем их, думая, что всю свою жизнь они ужасно мучаются. Мы восхищаемся не только их физиологической выносливостью, но и психологическим мужеством. Мы проецируем на них собственные ощущения: если нам в таких условиях было бы плохо, значит, и им несладко. Однако их чувства настроены на температуру среды обитания. Верблюда, скорее всего, не беспокоит палящее солнце, а пингвинов не страшат бурные ледяные волны. Пусть себе бушуют – холод пингвинам явно не страшен.

Мой домашний термостат сейчас установлен на 21 ℃. Но это не значит, что во всем доме именно такая температура. Я работаю в гостиной, окна которой выходят на юг, и там значительно теплее, чем в других помещениях. В тот момент, когда я печатаю эту строчку, моя макушка греется на солнце, а ноги под столом охлаждаются в тени. Вариации возможны и между более близкими участками: в 5 мм от поверхности моей кожи температура будет градусов на десять ниже, чем прямо на ней, поэтому лапкам мухи, севшей мне на руку, будет теплее, чем крыльям{343}343
  Corfas and Vosshall, 2015.


[Закрыть]. Такие маленькие существа быстро принимают температуру окружающей среды. Если бы муха села мне на голову, она рисковала бы всего за несколько секунд опасно нагреться под солнцем{344}344
  Heinrich, 1993.


[Закрыть]. Но температурные датчики на кончиках ее антенн такого, скорее всего, не допустят.

Нейробиолог Марко Галлио продемонстрировал эффективность этих датчиков, помещая дрозофил в камеру с по-разному подогреваемыми отсеками (по сути, это тот же эксперимент, который проводила Матос-Круз с сусликами и нагреваемыми панелями){345}345
  Simões et al., 2021.


[Закрыть]. Галлио установил, что дрозофилы охотно остаются в отсеках, где поддерживаются их любимые 25 ℃, и избегают соседних отсеков с температурой 30 ℃, которая им не нравится, и 40 ℃, которая для них смертельна. Причем решение они принимают молниеносно: оказываясь на границе «горячей зоны», они резко разворачиваются в полете, словно наткнувшись на невидимую стену.

Маневрировать подобным образом им позволяет высокая теплопроводность хитина, из которого состоят их антенны, а также крошечный размер этих антенн. Их температура сравнивается с температурой окружающей среды настолько быстро, что муха сразу чувствует, что угодила в холодный или горячий фронт. Как выяснил Галлио, антенны могут работать и как стереотермометр, фиксирующий градиент тепла – примерно как ноздри у собаки в силу своей парности фиксируют градиент запаха. Между двумя своими антеннами муха улавливает разницу в ничтожные 0,1 ℃ и устремляется в сторону более комфортной температуры. Слушая рассказ Галлио о полученных им результатах, я невольно вспоминаю, как двигались все виденные мной мухи. Их траектории, всегда такие хаотичные и случайные, теперь обретают осмысленность: муха как будто пробирается по полосе препятствий, лавируя между теплыми и холодными участками, которые я не ощущаю и сквозь которые иду напролом.

Эта способность двигаться в зону желаемой температуры, называемая термотаксисом, широко распространена в животном царстве[111]111
  Рыбы, от крохотных мальков до девятиметровых китовых акул, регулируют температуру своего тела, поднимаясь на прогретое мелководье или ныряя в холодные глубины (Wurtsbaugh and Neverman, 1988; Thums et al., 2013). Черви Paralvinella sulfincola, обитающие в гидротермальных источниках, где сквозь разломы в океанском дне вырываются столбы нагретого подводным вулканом кипятка, отыскивают среди этих бурлящих струй места с более прохладной водой (Bates et al., 2010). Бабочки, прогревающие свои летательные мышцы на солнце, прекращают солнечные ванны, когда температурные датчики на крыльях сообщают, что начинается перегрев (Tsai et al., 2020). Зародыши черепахи способны на термотаксис даже в своем яйце, перебираясь внутри него на более теплую сторону (Du et al., 2011).


[Закрыть]. Создания большие и малые определяют с помощью своих детекторов, не стала ли окружающая среда непригодной, и следят за тем, как меняется температура по ходу движения. Как в детской игре в «горячо-холодно», большинство животных по изменениям температуры непосредственно окружающей их среды оценивают тепловые градиенты, создаваемые солнцем и тенью, ветром и течениями. Однако некоторым удалось превратить эту совершенно заурядную способность в особое умение: они умудряются определить, насколько точка А теплее точки Б, не перемещаясь туда. Они умеют активно выискивать источники тепла на расстоянии.

Десятого августа 1925 г. в 11:20 утра в нефтехранилище у калифорнийского города Коалинга ударила молния{346}346
  Schmitz and Bousack, 2012.


[Закрыть]. Огненное море бушевало три дня – языки пламени вздымались так высоко, что ночью при их свете можно было читать за 15 км от места событий. И в этом же свете читавшие могли видеть крошечные черные точки, летящие сквозь клубы дыма прямо туда, в огненный ад. Это были златки пожарные, по-английски – fire-chaser beetles, «гоняющиеся за огнем жуки», и они полностью оправдывают это название.

Мы все знаем, что мотыльки летят на пламя, – однако в действительности их привлекает не огонь, а свет[112]112
  Наоми Пирс, установившая, что у бабочек на крыльях имеются тепловые датчики, не уверена, что мотыльков влечет к огню исключительно свет. Вместе со своим коллегой Наньфаном Ю она уже много лет пытается выяснить, могут ли антенны мотыльков служить датчиками инфракрасного излучения.


[Закрыть]. В отличие от них, златки – жуки из рода Melanophila – летят именно на жар. «Несметные полчища», как писал энтомолог Эрл Гортон Линсли, этих черных насекомых длиной чуть больше сантиметра осаждают домны, печи цементных фабрик и чаны с горячим сиропом на сахарных заводах{347}347
  Linsley, 1943.


[Закрыть]. Как-то летом Линсли наблюдал тучу златок на пикнике с барбекю, где «в изобилии жарилась оленина»{348}348
  Linsley and Hurd, 1957.


[Закрыть]. В 1940-х гг. златки донимали футбольных болельщиков на Калифорнийском мемориальном стадионе в Беркли, «садясь на одежду и даже кусая шею или руки». Скорее всего, «их привлекал дым от (примерно) двадцати тысяч сигарет, который в безветренные дни окутывал трибуны, словно туман». Страдают и испытывают неудобства во всех этих случаях и люди, и насекомые, поскольку и промышленные предприятия, и барбекю, и трибуны стадиона только отвлекают златок от их истинной цели – лесных пожаров.

Прилетев туда, златки устраивают, пожалуй, самую драматичную оргию во всем животном мире, спариваясь посреди пылающего леса{349}349
  Schmitz, Schmitz, and Schneider, 2016.


[Закрыть]. А потом самки откладывают яйца на остывающую обугленную кору, и питающиеся древесиной личинки, вылупляясь, оказываются в настоящем раю. Покалеченные и ослабленные пожаром деревья не в силах сопротивляться выгрызанию изнутри, а хищников, интересующихся личинками, отпугивают дым и жар пепелища. Личинки мирно кормятся, растут, превращаются в жуков и улетают на поиски нового пожара. Однако лесные пожары нечасты и непредсказуемы, поэтому златки должны уметь чуять их издалека. Поскольку златки летают днем, высмотреть пламя в темное время суток, как высматривали бы его ночные насекомые, у них не получится. И разглядеть поднимающийся к небу дым они тоже не смогут, потому что зрение у них недостаточно острое, чтобы отличить клубы дыма от облаков. А запах жженого дерева, который их антенны наверняка уловят, переносится ветром, который не всегда дует в нужную сторону{350}350
  Schütz et al., 1999.


[Закрыть]. Поэтому самый надежный ориентир для златок – тепло.

Атомы и молекулы в любом физическом теле постоянно колеблются, порождая тем самым электромагнитное излучение{351}351
  Dusenbery, 1992; Schmitz, Schmitz, and Schneider, 2016.


[Закрыть]. Если тело нагреть, молекулы будут двигаться быстрее, так что интенсивность и частота излучения возрастут. Видимый свет в этом излучении тоже содержится – вспомните, например, как сияет раскаленный металл, – но основная его доля приходится на инфракрасную часть спектра[113]113
  Диапазон инфракрасного излучения настолько широк, что, если представить его в виде отрезка длиной с руку, видимый спектр будет не шире волоска. Самые короткие из инфракрасных волн, называемые ближними инфракрасными, видят некоторые животные – такие, как мигрирующий лосось, о котором мы говорили в первой главе. Может их различить и человек, если наденет очки для ночного видения. Средние волны инфракрасного диапазона этим приборам уже неподвластны – именно на них ориентируются ракеты с тепловым самонаведением, именно их излучают лесные пожары и именно за ними гоняются златки. Дальние инфракрасные волны – это те, которые исходят от теплого живого тела. Их распознают тепловизоры и гремучие змеи.


[Закрыть]. И хотя инфракрасный свет для нас невидим, ощущать его мы вполне способны. Дрова, горящие в камине, у которого вы стоите, испускают инфракрасное излучение, и когда его волны достигают вас, энергия поглощается и нагревает обращенные к камину участки вашей кожи, заставляя сработать ее температурные детекторы. Вы чувствуете тепло. Вы можете определить, откуда оно исходит, поскольку поглощающие инфракрасное излучение участки вашего тела нагреваются – в отличие от тех, которые оказались в инфракрасной тени. Однако проделать этот фокус можно только вблизи. Инфракрасный свет распространяется во все стороны сразу и быстро поглощается по мере распространения. Чем дальше вы отходите от камина, тем меньше инфракрасного излучения до вас докатывается, и рано или поздно его энергии уже не хватит, чтобы нагреть вашу кожу до ощутимого уровня. Чтобы уловить инфракрасное излучение от удаленного источника, либо сам источник должен быть очень мощным (как, например, солнце), либо вам понадобится специальное оборудование. У златок Melanophila мы наблюдаем второй вариант.

Под крыльями, прямо позади средней пары ног у златок имеются две ямки. В каждой находится скопление из примерно семидесяти шариков, в совокупности напоминающее кривоватую малину. Исследовав это скопление под микроскопом, зоолог Гельмут Шмитц увидел, что каждый шарик заполнен жидкостью и насажен на окончание чувствительного к давлению нейрона{352}352
  Schmitz and Bleckmann, 1998.


[Закрыть]. Когда до этих шариков докатывается инфракрасное излучение, жидкость внутри нагревается и расширяется. Выплеснуться наружу она не может, поскольку стенки у шариков твердые, поэтому она сжимает окончание нейронов, заставляя их сработать. Такой механизм восприятия тепла отличается от всех упоминавшихся в этой главе до сих пор. В отличие от зимующих сусликов и лавирующих в воздухе дрозофил, златки не просто замеряют температуру окружающей среды. Почти так же, как человек, греющийся у камина, они чувствуют волны инфракрасного излучения, которые расходятся от источника жара.

Чувствительность у этих шарообразных детекторов, должно быть, просто невероятная, поскольку порой златки слетаются на лесные пожары и в другие «горячие точки» за десятки километров. Учитывая, что нефтехранилище в Коалинге, загоревшееся от удара молнии в 1925 г., располагалось в засушливой безлесной местности, большинство привлеченных этим пожаром златок прилетели, скорее всего, из лесов, растущих в ста с лишним километрах к востоку оттуда. Опираясь на эти данные и результаты моделирования пожара 1925 г., Шмитц вычислил, что сенсорные ямки златок превосходят по чувствительности основную массу выпускаемых нашей промышленностью детекторов инфракрасного излучения и не уступают точнейшим квантовым приборам, которые сперва требуется охлаждать жидким азотом{353}353
  Schmitz and Bousack, 2012.


[Закрыть]. Но Шмитц сомневается, что ямки обеспечивают эту сверхчувствительность сами по себе. Скорее всего, у златок имеются дополнительные способы усилить отклик детекторов.

При движении крыльев в полете возникают вибрации, которые, достигнув расположенных рядом ямок, встряхивают шарообразные сенсоры и «взводят» находящиеся внутри шаров нервные окончания, ставя их на грань срабатывания{354}354
  Schneider, Schmitz, and Schmitz, 2015.


[Закрыть]. Теперь, чтобы активировать их, потребуется намного меньше инфракрасного излучения. Иначе говоря, представьте себе кирпич. Если он лежит плашмя и в него врежется муха, он даже не шелохнется, но, если поставить его на ребро, муха вполне сможет его опрокинуть. В этом состоянии кирпич будет готов отреагировать даже на минимальное воздействие. Шмитц доказывает, что частыми движениями крыльев златки точно так же подготавливают свои тепловые детекторы, обеспечивая им возможность улавливать инфракрасное излучение, которое иначе было бы для них слишком слабым. Златка, сидящая на дереве, относительно нечувствительна, но, как только она вылетает на поиски пожара, ее тело автоматически расширяет поисковую зону, и едва уловимые намеки на пылающее где-то вдалеке пламя превращаются в ярчайшие маяки[114]114
  Пока это лишь предположение, и проверить его очень трудно. Для этого Шмитцу нужно замерить электрическую активность в нейронах златок, причем так, чтобы не оттягивать тепло от сенсорных ямок. А если его гипотеза насчет крыльев верна, показания придется снимать в полете. «Это непросто», – констатирует он с типично немецкой сдержанностью.


[Закрыть].

Тело златки играет тут еще одну интересную роль. Как и у всех насекомых, его внешняя поверхность отлично поглощает любое инфракрасное излучение, выделяемое пламенем, так что златки были, по сути, заранее приспособлены к тому, чтобы «гоняться за огнем». Их предкам оставалось только развить у себя сенсор, позволяющий анализировать инфракрасные лучи, которые их тело естественным образом поглощает. Одиннадцати видам Melanophila это удалось – причем настолько блестяще, что в результате они расселились по пяти континентам{355}355
  Schmitz, Schmitz, and Schneider, 2016.


[Закрыть], не добравшись лишь до Австралии. Там другие три группы насекомых независимо от них изобрели инфракрасные детекторы, которые приводят их в благословенные обугленные кущи. Погоня за огнем – умение настолько полезное, что оно возникало в процессе эволюции минимум четыре раза. Но пожары не единственный источник тепла, который могут разыскивать животные. Некоторые виды предпочитают тепло живого тела.

– А вот сюда вам совершенно точно нельзя, – предостерегает Астра Брайант.

Я послушно отступаю и топчусь за порогом, пока она роется в холодильнике. Через несколько минут Брайант появляется с пипеткой, в которую набрано пять микролитров прозрачной жидкости, – объем настолько мизерный, что я с трудом его различаю. И уж тем более мне не разглядеть несколько тысяч нематод, которые плавают в этой капле.

Нематоды – одна из самых разнообразных и многочисленных групп живых существ, в нее входят десятки тысяч видов, в основном крошечных и по большей части безобидных для человека. Но есть и исключения, к числу которых принадлежат как раз те, которых сейчас несет в пипетке Брайант, – это Strongyloides stercoralis, ниточная нематода{356}356
  Bisoffi et al., 2013.


[Закрыть]. Их личинок полно в воде и почве, загрязненных фекалиями, и если кто-то по несчастливой случайности забредает в такое место, нематоды устремляются к нему и проникают ему под кожу. Ниточными нематодами (а также анкилостомами и другими нематодами, проникающими под кожу) инфицированы примерно 800 млн человек по всему миру, от Вьетнама до Алабамы. Эти черви вызывают желудочно-кишечные заболевания, задержку развития и иногда даже смерть. Избавиться от них очень трудно. Астра Брайант вместе со своей научной руководительницей Элиссой Халлем пытается выяснить, как, собственно, нематоды отыскивают своих будущих носителей, – чтобы разработать новые способы помешать им проникать в организм. Одно из неизвестных в этом уравнении, безусловно, запах. Другое – тепло{357}357
  Bryant and Hallem, 2018; Bryant et al., 2018.


[Закрыть].

Брайант несет пипетку с невидимыми глазу чудовищами в стальной шкаф со знаком биологической опасности на дверце. Внутри находится брикет полупрозрачного геля, который неравномерно нагрет – справа до комнатной температуры, а слева до температуры человеческого тела. Брайант помещает каплю с нематодами из пипетки на середину брикета, и они появляются на ближайшем мониторе как кольцо из белых точек. С ужасающей стремительностью, не медля ни секунды, эти точки начинают двигаться. Кольцо быстро расплывается в бесформенное облако, которое ползет влево, на ту сторону, где теплее. Ползет? Да нет, не ползет, оно катится, словно волна. Длина каждого червя не превышает пары миллиметров, но он в два счета покрывает расстояние, в несколько сотен раз большее. Я начинаю понимать, почему инфицированные исчисляются сотнями миллионов. Через три минуты все нематоды уже сгрудились на левом краю брикета, выискивая источник тепла, который они чуют, но никак не могут найти. «Я была просто в шоке, когда первый раз это увидела, – вспоминает Брайант, никак не ожидавшая, что расстояние, на преодоление которого она отводила нематодам несколько часов, они покроют в считаные минуты. – Когда я показываю этот марш-бросок на конференциях, слушатели обычно стонут».

Может быть, паразитизм и тошнотворен, но в природе этот образ жизни – один из самых распространенных. Скорее всего, по числу видов большинство среди животных составляют именно паразиты, выживающие за счет эксплуатации других организмов{358}358
  Windsor, 1998; Forbes et al., 2018.


[Закрыть]. Многие из этих нахлебников очень привередливы в выборе хозяина, поэтому им необходим способ отыскивать именно такого, который нужен. Хорошим ориентиром тут служит запах. Однако сотни миллионов лет назад у них появился еще один вариант.

Предки птиц и млекопитающих независимо друг от друга выработали в ходе эволюции способность самостоятельно обогревать себя и контролировать температуру своего тела, сделав ее независимой от температуры окружающей среды. Эта способность, по-научному называемая эндотермностью, а в обиходе – теплокровностью, обеспечила птицам и млекопитающим скорость и выносливость, а значит, и новые возможности. Она позволила им выживать в экстремальных средах и сохранять активность в течение долгого времени и на длинных дистанциях. Но она же и выдает их с головой. Исходящее от их тел ровное тепло превращает их в сияющий днем и ночью маяк, который указывает дорогу паразитам – в частности, ищущим кровеносные сосуды. Кровь – это первоклассный источник пищи, богатый питательными веществами, хорошо сбалансированный и обычно стерильный. Стоит ли удивляться, что питаться ею научились как минимум 14 000 видов и что многие из них – постельные и триатомовые клопы, комары, мухи цеце – ориентируются именно на тепло{359}359
  Lazzari, 2009; Chappuis et al., 2013; Corfas and Vosshall, 2015.


[Закрыть].

Среди млекопитающих кровь, и только кровь потребляют лишь три вида вампировых летучих мышей. Два из них пьют кровь в основном у птиц, но третий – обыкновенный вампир – специализируется на млекопитающих, причем крупных, таких как коровы или свиньи. Сам вампир невелик – длина его тела от плоского приплюснутого носа до хвоста не превышает 8 см. Приземляясь, он складывает крылья и распластывается на четвереньках – именно так он припадает к своим жертвам, либо сразу опускаясь им на спину, либо садясь неподалеку и затем подползая совершенно нехарактерным для летучих мышей образом. Подобравшись, он делает безболезненный надрез острыми, словно бритва, резцами и лакает льющуюся кровь. Содержащееся в его слюне вещество, метко названное дракулином, не дает крови свернуться, поэтому вампир может так лакать около часа. Он выпивает столько же крови, сколько весит сам, и должен кормиться так раз в сутки, чтобы выжить. Отыскивать жертву ему помогают другие сенсорные системы, но, когда до цели остается сантиметров пятнадцать, подходящее место для укуса вампир выбирает посредством термолокации.

Тепловые детекторы находятся у вампира в носу, который представляет собой полукруглую подушку, прикрытую сердцевидным клапаном{360}360
  Kürten and Schmidt, 1982.


[Закрыть]. Между подушкой и клапаном располагаются три миллиметровые ямки, нашпигованные улавливающими тепло нейронами. Тут вампировым летучим мышам приходится решать проблему, которая не возникает у остальных животных, распознающих инфракрасное излучение: летучие мыши сами теплокровные. Жар собственного тела мог бы дезориентировать нейроны, однако ямки изолированы плотной прослойкой тканей, благодаря которой температура в них всегда на 9 ℃ ниже, чем на всей остальной поверхности морды летучей мыши.

Эти нейроны и изучала Елена Грачева до того, как переключилась на очаровательных сусликов{361}361
  Gracheva et al., 2013.


[Закрыть]. Ее венесуэльские коллеги ездили к пещерам, где водятся вампировые летучие мыши, выманивали их оттуда на собственных лошадей, препарировали их носовые ямки и отправляли образцы ткани в США – Грачевой. Проанализировав образцы, она установила, что в этих нейронах содержится особый вариант белка TRPV1 – уже знакомого нам температурного детектора, который обычно улавливает болезненный жар и жжение жгучего перца. TRPV1 настраивается на разные температуры в зависимости от того, какую должно считать чересчур горячей соответствующее животное: если для холоднокровной данио-рерио это 33 ℃, то для теплокровной мыши или человека – 42 ℃. У обыкновенного вампира TRPV1 реагирует на обычные для млекопитающих значения – везде, кроме нейронов в носовых ямках, где он срабатывает при гораздо более низкой температуре в 31 ℃. Вампир перенастроил этот детектор с экстремального жара на телесное тепло.

К кровососущим животным относятся и клещи, но у них тепловые детекторы помещаются на кончиках передней пары ног. Когда они ими машут – это характерное движение биологи называют поисковым, – кажется, будто они пытаются во что-то вцепиться. Они пытаются, но одновременно и обследуют окружающую среду. Якоб фон Икскюль (тот самый, который ввел понятие «умвельт») писал, что клещи выискивают жертву по запаху, а тепло лишь подтверждает для них, что они не промахнулись мимо голой кожи. Оказалось, что все иначе. Как установили недавно Энн Карр и Винсент Салгадо, клещи улавливают телесное тепло на расстоянии до 4 м{362}362
  Carr and Salgado, 2019.


[Закрыть]. Еще большей неожиданностью для Карр и Салгадо стало то, что популярные репелленты, такие как ДЭТА и цитронелла, не нарушают обоняние клещей, но мешают им чувствовать тепло. Возможно, это открытие позволит изобрести новые способы защиты от укусов клещей и заставит ученых пересмотреть результаты многих предшествующих исследований этих членистоногих. Сколько экспериментов были неверно истолкованы из-за того, что у экспериментаторов имелись ошибочные представления об умвельте клещей?