Все мы начиная с 24 февраля 2022 года оказались перед лицом наступающего варварства, насилия и лжи. В этой ситуации чрезвычайно важно сохранить хотя бы остатки культуры и поддержать ценности гуманизма — в том числе ради будущего России. Поэтому редакция «Горького» продолжит говорить о книгах, напоминая нашим читателям, что в мире остается место мысли и вымыслу.
Эд Йонг. Необъятный мир: как животные ощущают скрытую от нас реальность. М.: Альпина нон-фикшн, 2024. Переводчик Мария Десятова, научный редактор Михаил Никитин. Содержание
Осязание относится к механическим чувствам, имеющим дело с физическими стимулами, такими как вибрации, потоки, текстуры и давление. У многих животных осязание работает и на расстоянии. Как мы еще увидим в этой главе, такие разные существа, как рыбы, пауки и ламантины, способны ощущать скрытые стимулы, которые текут, дуют и идут рябью по воде и воздуху. С помощью крохотных волосков и других детекторов они издалека улавливают характерные сигналы от других животных. Крокодилы чувствуют едва заметные круги на поверхности воды, сверчки — легчайшее колебание воздуха, которое производит атакующий паук, а тюлени находят рыбу по невидимому кильватерному следу, который она оставляет за собой. Для нас большинство этих сигналов неразличимы: сильный поток воздуха от потолочного вентилятора я, допустим, еще почувствую, но не более того. Для человека (и калана) осязание преимущественно подразумевает непосредственный контакт.
Кончики наших собственных пальцев принадлежат к числу самых чувствительных органов осязания на свете. Они позволяют нам работать тончайшими инструментами, считывать узоры из выпуклых точек, заменяя нарушенное зрение, а также пользоваться сенсорными экранами, давая команды касанием, нажатием или смахиванием подушечкой пальца. Чувствительность подушечек обеспечивается механорецепторами — клетками, реагирующими на легкую тактильную стимуляцию. Эти клетки бывают разных типов, каждый из которых откликается на разные стимулы. Тельца Меркеля фиксируют непрерывное давление — благодаря им, вы, сжимая страницы этой книги, определяете ее форму и механические свойства. Тельца Руффини реагируют на растяжение и натяжение кожи — за счет них мы можем ухватить предмет поудобнее и чувствуем, когда он выскальзывает из рук. Тельца Мейсснера отзываются на медленные колебания — это они отвечают за ощущения скольжения и подрагивания, когда мы ведем палец по какой-нибудь поверхности, и дают возможность читающим шрифт Брайля складывать из разрозненных выпуклых точек осмысленное сообщение. Тельца Пачини нацелены на более быстрые колебания — они нужны, чтобы оценивать тонкие текстуры или осязать предметы через инструмент (чувствовать волосок, который мы захватываем пинцетом, или землю, которая крошится под лопатой). Практически все эти рецепторы присутствуют и в лапе морской выдры, и в клюве утконоса. В совокупности они и создают осязание, точно так же, как совокупность рецепторов к сладкому, кислому, горькому, соленому и умами образует чувство вкуса.
В первом приближении мы понимаем, как работают эти механорецепторы. При всем их разнообразии они неизменно состоят из нервного окончания, заключенного в ту или иную чувствительную к прикосновению капсулу. Когда под воздействием осязательного стимула капсула изгибается или деформируется, нерв внутри нее срабатывает. Но как именно это происходит, пока неясно, поскольку осязание относится к наименее изученным чувствам. Оно гораздо реже, чем зрение, слух или даже обоняние, вдохновляет деятелей искусства и увлекает ученых. До совсем недавнего времени молекулы, позволяющие нам осязать, — то есть эквиваленты опсинов для зрения или обонятельных рецепторов для обоняния — оставались полнейшей загадкой. У нас имеется лишь самое грубое представление о чувстве, дающем нам представление о грубости.
Но отмахнуться от осязания нельзя. Это чувство, определяющее для близости и непосредственности, а вариаций у него не меньше, чем у обоняния или зрения. Животные сильно различаются и по чувствительности своих органов осязания, и по тому, что они ими осязают, и даже по тому, на каких частях тела эти органы располагаются. Задавшись вопросом о том, как осязание формирует умвельт тех или иных животных, мы сможем по-новому взглянуть на песчаные пляжи, подземные тоннели и даже внутренние органы. Собственно, подлинная сила наших собственных осязательных способностей тоже стала ясна совсем недавно. В одном эксперименте испытуемые оказались в силах различить две кремниевые пластины, отличавшиеся лишь самым верхним молекулярным слоем. Распознать разницу им позволило ничтожнейшее изменение в том, как палец скользил по поверхности. В другом эксперименте участники успешно дифференцировали две рифленые поверхности, высота ребер которых разнилась всего на 10 нм — это примерно как пытаться различить два образца наждачной бумаги, зерно у которых не больше крупной молекулы.
Все эти чудеса возможны благодаря движению. Если просто коснуться поверхности кончиком пальца, вы получите очень ограниченное представление о ее свойствах. Совсем другое дело, когда пальцем разрешается двигать. Твердость выявляется нажатием. Текстура — поглаживанием. Скользя по поверхности, ваши пальцы постоянно попадают на невидимые возвышенности и впадины, и возникающие от этого вибрации передаются механорецепторам на кончиках подушечек. Именно так мы и улавливаем мельчайшие, вплоть до наномасштаба, различия. Движение превращает осязание из грубого чувства в тончайшее. Недаром у многих тактильных виртуозов, обитающих в дикой природе, к невероятной чувствительности прилагается молниеносная скорость.
***
Немало ученых всю свою жизнь занимаются одним и тем же видом животных. Кен Катания не из таких. За последние 30 лет он изучал органы чувств электрических угрей, голых землекопов, крокодилов, щупальценосных змей, изумрудных ос Ampulex compressa и человека. Его привлекают создания странные и необычные, и этот интерес к уникумам почти всегда себя оправдывает. «Такого, чтобы животное вдруг оказалось совсем неинтересным, как правило, не бывает, — говорит он мне. — Наоборот, обычно животное оказывается раз в десять способнее, чем мне представлялось». И наиболее доходчиво ему это продемонстрировал самый первый уникум, которого он взялся изучать, — крот-звездонос.
Звездонос — это зверек размером с хомяка, с шелковистой шубкой, крысиным хвостом и лапами-лопатами. Он распространен в густонаселенных восточных районах Северной Америки, но, поскольку живет в болотах и заболоченных лесах, где проводит основную часть времени под землей, людям на глаза он попадается очень редко. Однако те, кому он все-таки встретится, не перепутают его ни с кем. На кончике его носа, прямо вокруг ноздрей, топорщатся кольцом 11 пар розовых голых отростков, похожих на крохотные пальцы. Это и есть та самая «звезда», которой крот обязан своим названием. Она напоминает мясистую хризантему, которая распустилась прямо на морде у крота, — или же прицепившуюся к его носу актинию.
Ученые долго терялись в догадках насчет функций этой звезды, но Кену Катании, когда он впервые рассмотрел ее под микроскопом в 1990-е гг., гадать не пришлось. Он ожидал увидеть море разнообразных сенсоров, однако все они оказались одинаковыми — выпуклый бугорок, называемый органом Эймера, воспроизведенный снова и снова, так что итог суммарно напоминал малину. В каждом бугорке содержались механорецепторы, откликающиеся на давление и вибрацию, и нервные волокна, передающие эти ощущения мозгу. Это совершенно точно были осязательные сенсоры, и из них состояла вся звезда. Звезда — это орган осязания, и ничего более. Если прищуриться, она покажется похожей на две тянущиеся к миру открытые ладони. Собственно, это примерно они и есть.
Закройте глаза и прижмите ладонь к любой ближайшей поверхности — сиденью, полу, собственной груди или голове. При каждом нажатии у вас в сознании вспыхивает отпечаток ладони, несущий в себе форму и текстуру этой поверхности. Если обхлопывать поверхности достаточно быстро и часто, в голове начнет выстраиваться объемный образ окружающей действительности. Почти наверняка именно это и проделывает своим носом звездонос. Рыская по темному подземному царству, он постоянно — раз по десять в секунду — прижимается носовой звездой к стенкам тоннелей. При каждом нажатии окружающая среда высвечивается вспышкой текстур. Думаю, каждое новое нажатие дополняет непрерывно формирующуюся в сознании крота модель тоннеля — это можно представить себе как пуантилистскую скульптуру, которая возникает точка за точкой.
Непропорционально большая доля соматосенсорной коры крота — центра осязания в его мозге — уделена звезде, примерно так же, как в нашем, человеческом мозге центр осязания в значительной мере отдан рукам. И точно так же, как в нашей соматосенсорной коре имеются скопления нейронов, соответствующие каждому из пальцев, в соматосенсорной коре звездоноса имеются полосы нейронов, соответствующие каждому из лучей звезды. «Эту звезду, по сути, можно разглядеть в его мозге», — говорит Катания. Но, увидев это соответствие впервые, он обнаружил одну озадачивающую нестыковку. Одиннадцатая, самая маленькая пара лучей представлена в мозге огромным пучком нейронов, занимающим четверть всей области, отведенной под звезду. Зачем кроту выделять самые большие вычислительные мощности под самый крошечный из осязательных сенсоров?
Сняв крота с помощью высокоскоростной камеры, Катания и его коллега Джон Каас поняли, что в конечном итоге звездонос всегда исследует пищу именно одиннадцатой, самой маленькой парой лучей, даже если другие части звезды касаются обнаруженного объекта первыми. Крот тычется в него несколько раз подряд, с каждым разом приближая одиннадцатую пару. Это очень похоже на то, что мы проделываем глазами, микродвижениями поворачивая их так, чтобы нацелить на рассматриваемый объект центральную ямку сетчатки, фовеа, область нашего самого острого зрения. Вот и у звездоноса одиннадцатая пара лучей играет роль осязательной фовеа, как называет ее Катания, — то есть той зоны, где осязание у крота острее всего. Недаром она располагается перед самым ртом звездоноса: определив, что ощупанный объект съедобен, он может, раздвинув одиннадцатую пару лучей, немедленно ухватить лакомый кусок передними зубами, действующими как пинцет.
Лучами своей звезды звездонос ничего не гладит, не трет и не пальпирует. Все тактильные ощущения он обеспечивает себе простейшим из действий — нажать и отпустить. Судя по всему, именно так он опознает по форме свою добычу, сравнивая, как продавливаются или отклоняются граничащие друг с другом органы Эймера. Крот явно различает текстуры, поскольку кусочки мертвого дождевого червя он съест, а фрагменты резины или силикона такого же размера пробовать не станет. И все это он проделывает со скоростью, которой позавидует даже калан.
Катания показывает мне снятое снизу видео, на котором звездонос обследует предметное стекло с куском червя. При пятидесятикратном замедлении отлично видно, как крот тычется звездой в стекло, нащупывает кусок, подтягивает осязательную фовеа поближе, чтобы исследовать найденное более тщательно, и наконец заглатывает добычу. Разглядеть происходящее на обычной скорости невозможно: в кадре просто появляется крот, а кусок червя исчезает. Проанализировав отснятые материалы, Катания со своей коллегой Фионой Ремпл установили, что в среднем крот умудряется распознать добычу, проглотить ее и начать искать следующий кусок за 230 миллисекунд, а его рекорд равняется 120 миллисекундам. Это фактически и есть наше мгновение ока — время, за которое мы моргаем. Представьте, что ваш глаз начинает закрываться в тот миг, когда охотящийся крот впервые касается насекомого лучами своей звезды. Край вашего века не опустился еще и до середины глазного яблока, а мозг крота уже осознал находку и отдал моторные команды переместить звезду. К тому моменту, как глаз закроется полностью, крот уже коснется добычи повторно — на этот раз сверхчувствительной одиннадцатой парой лучей. Когда глаз снова наполовину откроется, крот обработает информацию, полученную при втором касании, и определит дальнейший порядок действий. Когда глаз откроется полностью, насекомое уже исчезнет, а крот будет занят поисками новой добычи.
Судя по всему, звездонос движется настолько быстро, насколько позволяет его нервная система: он ограничен только скоростью, с которой информация передается от звезды к мозгу и обратно. На это уходит всего 10 миллисекунд. Зрительная информация за этот промежуток даже не покинет сетчатку, не говоря уже о том, чтобы добраться до мозга или одолеть путь обратно. Сам свет, может, и движется быстрее всего, что есть во Вселенной, но у светочувствительных сенсоров есть свои ограничения, которые осязание крота-звездоноса сметает все до единого. «Фактически он движется наперегонки с собственным мозгом», — говорит Катания. И показывает мне другое видео, на котором крот, коснувшись куска червя, уже вроде бы спешит дальше, но в последний момент разворачивается и подхватывает едва не упущенную добычу. «Он ищет следующий объект, еще не разобравшись, чего коснулся в данный момент», — поясняет Катания. Зрячим знакома эта замедленная реакция, когда не сразу осознаешь, что именно ты увидел, и оборачиваешься, спохватившись. Но нам это нетрудно — просто повернуть голову. Для звездоноса, воспринимающего мир посредством осязания, а не зрения, и осязающего носом, а не конечностями, «обернуться» — значит совершить резкий маневр всем телом.
Скорость и чувствительность этого животного связаны между собой. С помощью своего несуразного носа крот обнаруживает и ловит мелкую добычу вроде личинок насекомых. Но чтобы не протянуть лапы, питаясь такой мелочевкой, он должен подбирать их как можно больше и как можно проворнее. «Это настоящий мини-пылесос, — говорит Катания. — Звездоносы поедают такие микроскопические крохи, что поначалу возникает вопрос, зачем вообще себя ими утруждать». Они утруждают, поскольку тут у них нет конкурентов. Благодаря звезде — носу, действующему как ладонь и сканирующему как глаз, — подземный мир предстает перед ними во всем своем великолепии, полным пищи, о существовании которой другие животные даже не догадываются. Тоннель, который обычному кроту покажется пустым, перед звездоносом расстилается скатертью-самобранкой.