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

Стимуляторы вибрисс водяной бурозубки в продаже отсутствуют, но мы без труда сконструировали гидравлическую систему с компьютерным управлением, которая генерировала всплески, похожие на завихрения воды при движении рыбы. Вот что мы увидели. Бурозубки ныряли в аквариум и двигались по нему в тех направлениях, где генерировались всплески. Затем они яростно атаковали «фантомную рыбу», хватая зубами пустое место. При этом они с помощью вибрисс изучали отверстия, откуда поступала вода, и часто обнюхивали их, используя прием с выдуванием пузырьков5. В общем, бурозубки оказались адептами коварной охотничьей стратегии «заметил движение – сначала атакуй, вопросы потом».

5.3. Слева: водяная бурозубка ныряет в воду, ее чувствительные вибриссы расправлены; рыба пытается улизнуть. Справа: бурозубка атакует всплеск (указан стрелкой), имитирующий завихрение воды при движении рыбы. Обратите внимание на темные, укрепленные железом зубы

Мое воображение тут же нарисовало предупреждающий знак для рыб: «Внимание! В случае атаки бурозубки оставайтесь неподвижны!» Здесь возникает новый вопрос – во всяком случае, для жертвы. Что же лучше: замереть или попытаться сбежать? Неподвижность хороша тем, что позволяет избежать предательских колебаний воды. Однако исследования показывают, что мыши и крысы умеют с помощью вибрисс обнаруживать и неподвижные объекты, определяя их форму и рельеф. Способны ли на это водяные бурозубки? Должны бы, учитывая впечатляющий комплект вибрисс на морде. Мне уже удалось одурачить их имитацией движения рыбы, так что, возможно, форму и рельеф тоже получится успешно подделать. Пришло время создать фальшивую рыбу.

Существует множество специальных материалов для детального, микроскопически точного воспроизведения биологических образцов, так что я легко создал целую коллекцию маленьких рыбок и был готов к новому эксперименту. Кроме рыбок, я опустил в аквариум и силиконовые предметы случайной формы, чтобы посмотреть, как бурозубка будет использовать вибриссы для выбора жертвы (если вообще станет выбирать). Результат эксперимента был однозначным: всякий раз водяные бурозубки атаковали только фальшивую рыбу, игнорируя все прочие предметы. Зачастую они пытались ее съесть. Даже если среди пятидесяти силиконовых фигурок была только одна рыбка, бурозубка обнаруживала ее всего за пару секунд5.

Только подумайте, какая дилемма встает перед жертвой. Попытаешься сбежать – и в ответ на движение воды будешь немедленно атакован. Замрешь – и бурозубка все равно тебя найдет, используя вибриссы и подводное обоняние. Что же выбрать? Для рыбы бегство остается лучшей стратегией: нет смысла оставаться на месте, если не можешь принять бой. Но как быть тому, кто способен постоять за себя?

Бегство или бой?

Строение речного рака олицетворяет два варианта действий, которые есть у животного в случае опасности: вступить в схватку или убежать. Устрашающие клешни спереди, безусловно, предназначены для битвы, а задняя часть (хвост) – для бегства. Как только рак чувствует ударную волну, которую создает атакующий хищник или ребенок, пытающийся поймать его в сачок, мощные мышцы хвоста рефлекторно активируются. Если вы когда-нибудь пытались поймать рака, то видели, с какой почти сверхъестественной скоростью он удирает. Это во многом похоже на реакцию бегства у рыбы. Нейробиологи десятилетиями изучали этот механизм, как и C-старт у рыб, что привело ко множеству важных открытий, актуальных и для других видов9. Приведу лишь один пример: электрический синапс – место соединения нервных клеток, через которое передается электрический импульс, – был впервые обнаружен именно у речных раков10, но представляет собой один из фундаментальных способов взаимодействия нейронов у многих животных, включая человека. У речного рака электрические синапсы обеспечивают быструю передачу нервного импульса для стремительного бегства. Вот только водяная бурозубка еще быстрее; она способна догнать и поймать рака в воде, но съесть его может только на суше. А на суше рак не может использовать свой поразительный хвост и сбежать. Поэтому он точно будет сражаться.

Оборонительная поза речного рака – внушительное зрелище, вызывающее в памяти образ готового к перестрелке ковбоя на Диком Западе. У рака нет револьвера, но есть мощные заостренные клешни. При этом рак может быть размером с треть бурозубки, а клешни, способные раздробить кости, сравнимы с ее лапами. Вдобавок ко всему спина рака покрыта толстой броней. Казалось бы, водяной бурозубке остается только отступить и поискать добычу поменьше. Однако этого не происходит. Несмотря на броню и клешни, всего через пару секунд рак оказывается повержен, опрокинут на спину и убит теми самыми армированными зубами. Почему же исход этой битвы предопределен?

5.4. Схватка водяной бурозубки и речного рака будет короткой

5.5. Водяная бурозубка ловко побеждает более медленного речного рака

Победа бурозубки свидетельствует о ключевом преимуществе млекопитающих. До сих пор я говорил о быстром метаболизме землероек как об их слабой стороне. В каком-то смысле это верно, ведь голод мучает их уже через пару часов после еды. Но во время охоты этот недостаток становится преимуществом. Как и все млекопитающие, водяные бурозубки – теплокровные животные. А значит, температура их тела всегда оптимальна для быстрых движений, даже суровой зимой на севере Канады. Это настолько важно, что перед погружением тело бурозубки дополнительно нагревается, чтобы не переохладиться в воде. Рак же существо холоднокровное, и температура его тела соответствует температуре воды, в которой он обитает. С точки зрения физиологии чем ниже температура тела животного, тем ниже скорость проведения сигналов (потенциалов действия) по его нервным волокнам, а значит, тем медленнее его реакции.

Второе и менее очевидное преимущество водяной бурозубки – нервные волокна, быстрее проводящие сигналы. В отличие от рака, у бурозубки нервные волокна окружены миелиновой (жировой) оболочкой, обеспечивающей электроизоляцию. Эта оболочка ускоряет передачу сигнала по сигнальным путям (миелиновая оболочка окружает нервы у всех млекопитающих и придает цвет белому веществу головного мозга). В совокупности теплокровность и миелиновая оболочка нервных волокон дают бурозубке значительное преимущество в скорости. Конечно, у речного рака есть свое тайное оружие: электрические синапсы и крупные нервные волокна в рефлекторной дуге, отвечающие за реакцию бегства. Но до водяной бурозубки ему далеко.

Насколько быстра водяная бурозубка? Измерить скорость реакции у человека легко: достаточно попросить его максимально быстро выполнять какое-то действие в ответ на сигнал. Мне вряд ли удалось бы заставить водяную бурозубку следовать указаниям, зато у меня уже была отлично себя зарекомендовавшая гидравлическая система. Для измерения скорости реакции она подходила идеально. Я закрыл выходное отверстие для воды небольшой резиновой заслонкой, которая открывалась при выпуске струи. Так я легко мог измерить время задержки между стимулом и реакцией бурозубки.

Время от начала