Необъятный мир: Как животные ощущают скрытую от нас реальность
Шрифт:
Ванесса Матос-Круз, работавшая с Еленой Грачевой, подтвердила это предположение, помещая сусликов на две нагреваемые панели{333}. Если одну нагреть до 30 °C, а другую до 20 °C, какую предпочтет суслик? Крысы, мыши и люди почти всегда выбирают первую, поскольку для них 30 °C – это приятное ощущение тепла (вспомните негу теплых полов). Но тринадцатиполосных сусликов 20 °C радуют ничуть не меньше, чем 30 °C. К 30 °C они склоняются, только когда температура второй панели опускается ниже 10 °C. 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 °C.
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
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}.
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 °C{336}. У курицы, у которой обычная температура тела чуть выше, TRPM8 настроен на 29 °C. 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 °C 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 °C – 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 °C, у мышей и человека – при +42 °C, у лягушки – при +38 °C, а у данио-рерио –
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 °C{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 °C, 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 °C. 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 °C, и избегают соседних отсеков с температурой 30 °C, которая им не нравится, и 40 °C, которая для них смертельна. Причем решение они принимают молниеносно: оказываясь на границе «горячей зоны», они резко разворачиваются в полете, словно наткнувшись на невидимую стену.