Необъятный мир: Как животные ощущают скрытую от нас реальность - Йонг Эд (читать книгу онлайн бесплатно полностью без регистрации .txt, .fb2) 📗
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}. 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].) 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]. 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}. 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}. 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}. 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].
Подстраивается под потребности своих обладателей (прежде всего под температуру их тела) и белок TRPV1, который распознает болезненный жар{339}. 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}. 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}. 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}. 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}. 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}. 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}. 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.
