Дэниел Спайзер никогда бы не подумал, что посвятит свою научную карьеру попыткам сопереживать чувствам морского гребешка. В 2004 году, когда он поступал в магистратуру, гребешков он знал с той же стороны, что и большинство, – как «кусок мяса на тарелке», рассказывает он. Однако каждый такой аппетитно поджаренный кусочек – всего лишь мускул, которым гребешок удерживает сомкнутыми створки своей раковины. Посмотрите на живого, не разделанного гребешка, и вы увидите совсем другое существо. И оно вас тоже увидит. Под кромкой каждой из веероподобных половинок раковины располагаются глаза – у одних видов их десятки, у других бывает и до двухсот. У бухтового гребешка глаза напоминают неоновые ягоды черники. Спайзеру они кажутся одновременно «забавными, жуткими и чарующими».

То, что у гребешка, в отличие от большинства других двустворчатых моллюсков, таких как устрицы и мидии, имеются глаза, само по себе необычно. Еще необычнее, что эти глаза, как выяснил Майк Лэнд в 1960-е годы, – сложные. Каждый располагается на конце подвижного щупальца, у каждого есть крошечный зрачок. «Мурашки по коже, когда видишь, как они все одновременно сокращаются и расширяются», – говорит Спайзер. Свет проходит сквозь зрачок и падает на глазное дно, где его отражает вогнутое зеркало. Это зеркало представляет собой поверхность, идеально замощенную квадратными кристаллами, совокупность которых фокусирует свет на сетчатках. Именно так, на сетчатках, во множественном числе. Их по две на каждый глаз, и они отличаются друг от друга настолько, насколько вообще могут отличаться две непохожие сетчатки разных представителей животного мира*. В общей сложности каждая пара сетчаток содержит тысячи фоторецепторов, что обеспечивает гребешкам достаточное пространственное разрешение, чтобы различать мелкие объекты. «У них вполне приличная оптика», – сообщает Спайзер**.

*Фоторецепторы у животных делятся на два основных типа – цилиарные (ресничные) и рабдомерные. Оба используют опсины, однако функционируют совершенно по-разному. Раньше ученые считали, что ресничные рецепторы бывают только у позвоночных, а рабдомерные – только у беспозвоночных. Но это не так: в обоих случаях были обнаружены оба типа рецепторов. И оба они есть у гребешка, одна сетчатка которого состоит из ресничных фоторецепторов, а вторая – из рабдомерных. Почему так? Неизвестно, хотя, судя по всему, одна сетчатка служит для распознавания движущихся объектов, а другая – для выбора места обитания.

**Отсюда не следует, что глаз гребешка можно считать идеалом. Проникая в глаз, луч света должен сперва пройти через сетчатку, и только потом зеркало сможет отразить и сфокусировать его. У сетчатки есть две возможности поглотить этот свет – сначала при первом прохождении, когда он еще рассеян, а затем в сфокусированном виде. Это значит, что глаз видит сфокусированное изображение на фоне расплывчатой мути.

Но зачем она им? Если гребешку что-то угрожает, он может уплыть, щелкая створками раковины, словно тревожными кастаньетами. Но если не считать этих редких проявлений бурной деятельности, он в основном неподвижно сидит на дне, пропуская через себя воду и отфильтровывая из нее съедобные частицы. Сонке Йонсен называет гребешки «распиаренными мидиями». Зачем же им такой сложный глаз, да еще и не один, а десятки и даже сотни? Зачем гребешку зрение? Чтобы разобраться, Спайзер провел эксперимент, который он назвал «Гребешок-ТВ». Он пристегивал раковины гребешка к небольшим сиденьям, помещал их перед экраном и демонстрировал моллюскам сгенерированное компьютером видео дрейфующих мелких частиц. Исходно никто не верил, что этот эксперимент сработает, настолько комично он выглядел. Но все получилось. Если частицы были достаточно крупными и двигались достаточно медленно, гребешки открывали створки, будто собираясь поесть. «Полный сюр, ничего безумнее в жизни не видел», – говорит Йонсен.

После этого Спайзер полагал, что глаза гребешкам нужны, чтобы замечать потенциальную пищу. Теперь же он подозревает, что все несколько сложнее. Между глазами распределены щупальца, с помощью которых гребешки обоняют растворенные в воде молекулы. Спайзер полагает, что запах служит им для распознавания хищников (например, морских звезд), а зрение – чтобы подмечать объекты, достойные уточняющего обнюхивания. Открывая створки во время передачи «Гребешок-ТВ», они собирались не поесть, а исследовать свое окружение. «Я думаю, в данном случае мы наблюдали проявление любопытства у гребешков», – говорит Спайзер.

Спайзер подозревает, что зрение у гребешков работает совсем не так, как у нас. Наш мозг объединяет частично дублируемую информацию от обоих глаз в единую картину. Теоретически гребешок мог бы проделывать то же самое для сотни глаз, но, учитывая, насколько примитивен его мозг, это маловероятно. Скорее всего, каждый глаз просто сообщает мозгу, уловил ли он какое-то движение. Представьте себе мозг гребешка как охранника, сидящего перед сотней мониторов, каждый из которых подключен к камере с датчиком движения. Если камеры что-то улавливают, охранник отправляет собак-ищеек с острым нюхом выяснить, что происходит. Но тут есть нюанс: камеры могут быть самыми навороченными, однако изображение, которое они фиксируют, охраннику не пересылается. Мониторы у охранника – это просто сигнальные лампочки, которые вспыхивают, когда камера что-то засекла. Если Спайзер прав насчет этого диковинного устройства, то даже при хорошем пространственном разрешении каждого отдельного глаза хозяин этих глаз может и не обладать пространственным зрением. Он чувствует, что его глаза в определенной области тела что-то уловили, однако визуального образа объекта он не получает. У него в голове не прокручивается постоянное кино, как у нас. Он видит без картинки.

Это зрение, наверное, ближе к нашему осязанию, чем к тому, что мы воспринимаем глазами. Мы чувствуем каждой клеткой своей кожи, но при этом не создаем тактильного изображения окружающей действительности. Мало того, мы в основном игнорируем эти ощущения, пока что-нибудь нас не кольнет или не ткнет (или пока мы сами во что-нибудь не ткнемся). А первая наша реакция на неожиданное тактильное ощущение – обернуться и посмотреть. Возможно, у гребешка тонким исследовательским чувством служит обоняние (а не зрение), а грубым общетелесным улавливающим чувством – зрение (а не осязание). Эта гипотеза особенно убедительна, поскольку глаза гребешка – это модифицированные хемосенсорные щупальца. Его зрительная система – это кустарная модификация того, что изначально использовалось для обоняния и осязания.

Но если это действительно так, зачем каждому отдельному глазу гребешка такая четкость изображения? Зачем существуют все эти мудреные приспособления – зеркала, двойная сетчатка? Зачем глаз так много, если для полного обзора того, что творится вокруг раковины гребешка, хватило бы и нескольких? Зачем развивать настолько зоркие глаза у существа, чей мозг не в состоянии переварить поставляемую ими информацию?* Никто не знает. «Иногда мне кажется, еще чуть-чуть – и я все пойму, проникшись ощущениями гребешков, – говорит Спайзер. – Но куда чаще мне остается только снова чесать в затылке».

*В 1964 году Майк Лэнд, тогда еще старшекурсник, заглянул в глаз гребешка и увидел собственное перевернутое отражение. Так он обнаружил, что внутри каждого глаза находится фокусирующее зеркало. Позже он выяснил, что это зеркало состоит из уложенных наподобие черепицы кристаллов, и предположил (совершенно верно), что эти кристаллы состоят из гуанина – одного из азотистых оснований в составе ДНК. Сами по себе кристаллы гуанина не имеют прямоугольной формы, а значит, гребешок должен как-то контролировать их рост. Как именно он это делает, неизвестно; остается загадкой и то, каким образом он добивается абсолютно одинаковой толщины всех кристаллов, равной 74 миллиардным долям метра.

Гребешки не единственные животные, озадачивающие ученых своим распределенным зрением. Моллюски хитоны выглядят как отделенный от головы лоб клингонца из «Звездного пути» (Star Trek): их тело покрыто панцирной броней, пластины которой усеяны сотнями крохотных глаз. Многощетинковые черви сабеллиды напоминают цветные метелки для пыли, выглядывающие из минеральной трубки. Эти метелки – щупальца, и они тоже сплошь усыпаны глазами. Гигантская тридакна похожа на огромный гребешок; на ее метровой мантии расположены несколько сотен глаз. Биолог Дан-Эрик Нильссон сравнивает подобные глаза с охранной сигнализацией. Уловив близкое движение или нависшую тень, они оповещают своего обладателя, что пора принимать защитные меры. Хитон вцепляется в камень, сабеллида втягивает метелку в трубку, тридакна закрывает створки. Скорее всего, никто из них, как и гребешок, никаких изображений окружающей действительности при этом не видит.

У некоторых животных такое распределенное зрение, как у гребешка, работает вообще без всяких глаз. Змеехвостка Ophiomastix wendtii напоминает исхудавшую морскую звезду с очень узкими лучами – ну или пять извивающихся сороконожек, вылезающих в разные стороны из хоккейной шайбы. Глаз как таковых у нее нет, но она определенно видит. Она спешит убраться со света, ползет в сторону тенистых расщелин и даже меняет цвет после заката. В 2018 году Лорен Самнер-Руни выяснила, что по всей длине ее змеящихся лучей распределены тысячи фоторецепторов. То есть все ее тело функционирует как один сложный глаз. Еще страннее, что глазом оно служит только днем.

На рассвете змеехвостка растягивает скрытые в ее коже мешочки с красным пигментом и приобретает насыщенный цвет кровяного сгустка. Ночью же она эти мешочки сжимает и становится бледно-серой в полоску. В растянутом состоянии пигментные мешочки блокируют свет, падающий на фоторецепторы под определенным углом. Таким образом, каждый рецептор приобретает свойственную глазу второй стадии направленность, а в совокупности они обеспечивают своему обладателю пространственное зрение глаза третьей стадии*. Но когда ночью пигментные мешочки сжимаются, фоторецепторы остаются без бленды. Утрата возможности определять, с какой стороны падает свет, лишает змеехвостку пространственного зрения. «Она чувствует, что оказалась на свету, но не знает, в какую сторону двигаться, чтобы с него убраться», – поясняет Самнер-Руни.

*Дан-Эрик Нильссон утверждает, что в своем эволюционном развитии глаза проходят четыре стадии усложнения. Для первой достаточно фоторецепторов – клеток, которые всего лишь фиксируют наличие света. На второй стадии фоторецепторы получают бленду – темный пигмент или какое-то другое препятствие, которое блокирует свет, падающий под определенным углом; такие фоторецепторы не только фиксируют наличие света, но и улавливают направление на его источник. На третьей стадии имеющие бленду фоторецепторы объединяются в группы – теперь их владельцы могут суммировать информацию о свете, льющемся с разных сторон, формируя единую картину окружающей действительности; для многих ученых это уже настоящие глаза, но их зрение годится только для грубых задач, таких как поиск укрытия или возможность заметить нависшую тень. Четвертая стадия – зрение высокого разрешения. (Резюмированный текст Эда Йонга из другого фрагмента той же главы.)

Как воспринимает эти перемены сама змеехвостка, остается только гадать. У нее, в отличие от гребешка, мозга нет вообще – только децентрализованное кольцо нервов вокруг той самой «шайбы». Это кольцо координирует движения пяти лучей, но не управляет ими: в основном они действуют сами по себе. То есть у змеехвостки имеется такая же странная система камер наблюдения, что и у гребешка, но без всякого охранника. Камеры просто шлют сигналы друг другу. Как именно? Обмениваются ли сигналами камеры, расположенные на противоположных лучах? Или каждый луч – сам себе глаз? Или луч – это скопление полуавтономных органов зрения, случайно оказавшихся взаимосвязанными? «Возможно, разгадка настолько запредельна, что пока нам не приходит в голову ничего даже приблизительно похожего на истину, – предполагает Самнер-Руни. – Все, что мы сегодня знаем о зрении животных, предполагает наличие глаза. Мы опираемся на накопленные за столетие результаты исследований сплошной сетчатки, в которой сгруппированы плотно расположенные фоторецепторы. А змеехвостка многим из этих условий не отвечает».

И змеехвостки, и гребешки с их множеством глаз при отсутствии головы, а то и мозга демонстрируют, насколько необычным может быть зрение. «Чтобы пользоваться зрением, животному необязательно получать картинку, – говорит Самнер-Руни. – Однако человек настолько визуальное существо, что все попытки представить систему до такой степени нам чуждую даются ему очень тяжело». Проще воображать зрительные миры более близких нам существ с головой и двумя глазами. Но и в этом случае мы рискуем не понять, что перед нами.

---

Автор: Эд Йонг. Книга: «Необъятный мир».
Перевод: Мария Десятова. Издательство: «Альпина нон-фикшн».

Вас также могут заинтересовать статьи:
Гавайские блюдечки эволюционируют, чтобы спастись от людей
Зоркий аномалокарис: лучшее зрение кембрийского периода
Как чудодейные микробы помогают нам эволюционировать