Искусные адаптации. Крот-звездонос, электрический угорь и другие чудеса эволюции - Кеннет Катания

Эта гипотеза эволюции звезды звучала очень здорово, но ей не хватало доказательств. Я даже не знал, существовал ли у звездоноса такой предок. Ископаемых кротовьих носов не существует, вот в чем проблема. Но надежда оставалась: в мире насчитывается более тридцати видов кротов, и если хотя бы у одного из них обнаружится «протозвезда», это будет даже лучше окаменелости. К тому времени я уже познакомился со многими исследователями кротов и знал, что на Западном побережье США обитает вид, который весьма логично называется тихоокеанским кротом (Scapanus orarius) и с которого стоило начать.

Я немного покопался в литературе, и у меня возникла идея. Оказалось, что тихоокеанский крот наносит огромный ущерб фермам в округе Тилламук штата Орегон. Так что я прилетел в Портленд, арендовал там машину, доехал до Тилламука и заселился в прибрежный отель. Оказавшись в номере, я первым делом открыл телефонную книгу и позвонил в ближайший гольф-клуб.

– Здравствуйте! Скажите, пожалуйста, страдает ли ваше заведение от кротов?

– Разумеется. – В женском голосе слышалось подозрение. – Почему вы спрашиваете?

– Я бы хотел подъехать и поймать парочку особей, если позволите.

– Нет-нет, спасибо, мы уже решаем проблему. Нам не нужны морильщики. – Она явно собиралась повесить трубку.

– Постойте, я биолог. Я не ищу работу, кроты нужны мне для исследования, я их поймаю бесплатно.

Понадобилось еще немного времени, чтобы убедить женщину, что я не мошенник. Оказалось, что кротов здесь столько, что разные компании постоянно навязывают услуги по их отлову и истреблению. Наконец она убедилась в моих честных намерениях и разрешила приехать.

Приехав, я понял, что оказался на поле непрекращающихся баталий между кротами и Джуди, владелицей клуба. Выглядело все в точности как сцена из фильма «Гольф-клуб», где герой Билла Мюррея воюет с сусликами с помощью пластичной взрывчатки и снайперской винтовки. Правда, методы Джуди были куда эффективнее: она предпочитала дробовик 410-го калибра, поскольку у дроби площадь рассеивания больше. В здании клуба висела карта с нанесенными линиями фронта, а для объявления атак использовались рации. Крестиками были отмечены места последних успешных ударов, а стрелками – передвижение вражеских подкреплений. Я думал, что знаю о кротах все, но в лице Джуди я встретил достойного конкурента. Она не только управляла гольф-клубом, но еще и отлично знала привычки и слабости тихоокеанских кротов. И с ней шутки были плохи: любой крот, вздумавший перекопать ее поле, получал пулю, даже если рядом шла игра.

Насколько хорошо работала ее тактика? Что сказать… Хорошо, что мне был нужен только нос крота. Такие методы сбора данных не опишешь в разделе «Материал и методика»[8], но я по крайней мере направил боевые потери на пользу науке. Когда дым рассеялся, я не поверил своим глазам. Вот же он – крот с протозвездой! Короткие валики с органами Эймера на его носу были поразительно похожи на валики у эмбриона звездоноса.

Сам тихоокеанский крот не является предком звездоноса, но по его носу я мог заключить, что существование предка с носом промежуточного типа более чем вероятно. А с учетом данных, полученных при изучении эмбриона звездоноса, процесс эволюции звезды представлялся очевидным. По сути, звездонос оказался воплощением главного тезиса Гулда: стадии эволюционного процесса (иногда) воспроизводятся в процессе эмбрионального развития10.

2.8. Протозвезда у тихоокеанского крота. Короткие валики с органами Эймера не отделены от носа и направлены назад. На раннем этапе развития эмбриона звездоноса звезда выглядит почти так же

Загадка внутри головоломки

Итак, кусочек эволюционного пазла под названием «как» встал на место, но вопросов стало еще больше. Для чего эволюционировала звезда? Иными словами, какие преимущества она дает кроту? Да, можно ответить, что у звездоноса очень, очень, очень хорошо развито осязание. Но этот тезис ни к чему нас не приводит. Судите сами: в лаборатории мы кормим кротов дождевыми червями, и они, безусловно, обнаруживают их с помощью звезды. Но мы сами легко можем обнаружить червя своими обычными пальцами. Для этого не нужно осязательное «око» из 25 тысяч органов Эймера и 100 тысяч нервных волокон.

Следующие ключи к разгадке я получил, когда уже руководил своей лабораторией на кафедре биологии Университета Вандербильта. Важной зацепкой стала статья Уильяма Гамильтона, написанная в 1931 году11. Ученый работал в Корнеллском университете и был неравнодушен к звездоносам. В частности, он изучил содержимое их желудка и выяснил, что звездоносы предпочитают мелкую добычу, например личинки насекомых, которые в изобилии встречаются в ручьях и болотах – привычной среде обитания наших кротов. Это совпадало с моими полевыми наблюдениями: я не видел в пенсильванских болотах ни одного дождевого червя, достаточно крупного, чтобы насадить на крючок. Зато там в изобилии водилась добыча поменьше.

Памятуя о работе Гамильтона, я решил проверить, насколько успешно звездоносы используют свою окоподобную звезду для обнаружения очень мелкой еды. Сложность заключалась в том, что звезда двигается слишком быстро, поэтому видео, снятое обычной камерой с частотой 30 кадров в секунду, оказалось совершенно неинформативным. Пришлось купить высокоскоростную камеру с частотой съемки 1000 кадров в секунду.

Я снимал звездоносов, а моя лаборантка Фиона Ремпл просматривала видео и измеряла перемещения звезды при «анализе» разных типов добычи. Сказать, что крот действовал быстро, – значит ничего не сказать. Звездонос находил еду одним прикосновением звезды, ощупывал ее одиннадцатыми отростками, решал, что ее можно съесть, съедал, начинал искать новую – и все это примерно за 230 миллисекунд. И это еще в среднем, а самым коротким зафиксированным временем стало 120 миллисекунд, то есть чуть больше одной десятой секунды! За такое время человек в буквальном смысле не успеет моргнуть глазом.

Скорость просто невероятная, и это не преувеличение: я действительно не мог поверить своим глазам. Я даже проверил настройки камеры, но, разумеется, все было в порядке. Просто звездоносы чрезвычайно быстрые.

Мне удалось поразмышлять над этим феноменом во время ежегодной конференции Нейробиологического общества в Вашингтоне. Пять дней, 30 тысяч участников, бесконечные ряды стендовых докладов, дискуссии, лекции, всего и не перечесть. Вы, наверное, думаете, что на этом фоне на меня снизошло озарение, но на самом деле все было не так. Уже через пару дней мне понадобилась передышка, а ближайшим относительно тихим местом в районе Дюпон-Сёркл оказался букинистический магазин Second Story Books через дорогу от моего отеля. Для меня он был вдвойне привлекателен, поскольку когда-то магазином Second Story в Балтиморе управлял мой брат, и однажды летом я там даже работал – делал полки.

Изучая шкафы с биологической литературой, я наткнулся на книгу «Теория фуражирования» (Foraging Theory)12 и начал читать. Первые главы были посвящены тому самому вопросу: