Летающие жирафы, мамонты-блондины, карликовые коровы... От палеонтологических реконструкций к предск - Журавлёв Андрей Юрьевич
Насколько быстро может распространяться подобное генетическое изменение? Очень быстро. Как уже было сказано, на 100 человек в среднем приходятся два дальтоника, а на атолле Пингелап в Микронезии красный цвет не различают 75 человек из 700 его обитателей. Там после тайфуна 1775 года выжило всего 20 человек. Один из них оказался дальтоником, но очень плодовитым…
Вернемся ко времени появления млекопитающих. Если в начале эволюции они лишились половины своих цветовых рецепторов и остались с двумя типами колбочек, то, значит, их предки обладали тетрахроматическим зрением? Это на самом деле так. Практически у всех других позвоночных — рыб, земноводных, пресмыкающихся (например, крокодилов), птиц, а также вымерших динозавров — цветовое восприятие богаче нашего. Мы привыкли считать основными цветами — красный, зеленый и синий; остальные примерно 100 оттенков — их производные. Эту цветовую шкалу создали наши светочувствительные пигменты. Они наиболее восприимчивы к световым волнам с пиками около 560 (красный), 530 (зеленый) и 420 (синий) нанометров. А скажем, птицы видят еще и ультрафиолетовый (370–390 нанометров). В многоцветье и ультрафиолетовом сиянии перед ними предстают партнеры, плоды и цветы, которые нам кажутся одноцветными. (Скажем, воробей — не бледнее павлина.) Они видят красно-зеленый и ультрафиолетово-зеленовато-красный оттенки, которые мы и вообразить не в состоянии. Сами перья тоже добавляют яркости: благодаря закономерному, в виде пластин, расположению наноразмерных органелл — меланосом, отвечающих за окраску, перья иридисцируют — переливаются всеми цветами радуги, испуская опять же невидимый для нас отраженный свет. Во всем блеске представали перед своими партнерами и пернатые динозавры.
Кроме того, в глазах у пернатых, а также пресмыкающихся есть цветовые фильтры — окрашенные масляные капли. Эти фильтры сужают области спектра, воспринимаемые каждым пигментом, и тем самым приумножают количество видимых цветов. Птица никогда не перепутает оранжевато-желтую гусеницу с желтовато-оранжевой.
Не только птицы могут «похвастаться» восприятием ультрафиолетового цвета. У пчел эту способность обнаружили еще в XIX веке, а знаменитый этолог Карл фон Фриш, работавший в Венском университете, в 1914 году придумал, как с помощью цветных и серых (разного оттенка) бумажных квадратиков узнать, сколько цветов видят эти перепончатокрылые. Правда, Фриш не сумел определить, как пчелы на самом деле воспринимают красный или желтый. Сегодня же исследователь может взять пчелу, вживить в ее 5-микронный фоторецептор микроэлектрод, затем направить в глаз луч света того или иного спектра и измерить разность потенциалов, которая при этом возникает в клетке.
Впрочем, и квадратики фон Фриша могут еще пригодиться. Например, зоопсихолог Ларс Читтка из Лондонского университета королевы Марии и его коллеги нанесли на такие квадратики вместо красок фотопортреты нескольких человек. И оказалось, что пчелы способны запоминать и распознавать лица людей! Уже с третьей попытки большинство насекомых безошибочно выбирали ту физиономию, которая в предыдущих опытах была намазана медом, вместо той, которую покрывали горьким хинином. Затруднение вызывали лишь перевернутые портреты [2]. Но и у людей с этим не лучше. Значит, для такого непростого задания необязательно иметь особые отделы мозга, как предполагают нейропсихологи? Даже крошечные мозги на многое способны. Ведь пчелы, которые думали дольше, точнее осуществляли выбор.
Когда перед пчелами, выведенными в искусственных условиях и никогда не видевшими настоящих цветов, Ларс Читтка и художник-инсталлятор Джулиан Уолкер выложили репродукции картин Винсента Ван Гога, Поля Гогена, Фернана Леже и Патрика Колфилда, насекомые в большинстве выбрали «Подсолнухи» Ван Гога. Искусствоведы уже было заговорили о том, что даже пчелы различают подлинных художников, но экспериментаторы остудили их пыл: перепончатокрылых прежде всего заинтересовали контрастные сочетания красок и наиболее привлекательные для них цвета.
Цветовая шкала пчел складывается из ультрафиолетового, синего и зеленого спектров (340, 440 и 530 нанометров соответственно). Мир эти насекомые видят примерно таким: пурпурный мак, в лепестках которого присутствует почти невидимый для нас синий оттенок, для них предстает в ультрафиолетовом цвете; сиреневый колокольчик — ультрафиолетово-синим; темно-розовый иван-чай — синим; бледно-розовый шиповник и белый клевер — синевато-зелеными; светло-желтая чина луговая — зеленой; а темно-желтый рапс — зеленовато-ультрафиолетовым. Конечно, все это — наши представления о пчелином восприятии. Увидеть мир в подлинных пчелиных красках нам мешает хрусталик, не пропускающий ультрафиолетовые лучи. Впрочем… В 1923 году французскому художнику Клоду Моне удалили вместе с катарактой хрусталик правого глаза, и он мог видеть этим глазом ультрафиолет. Среди его картин последующих лет есть парные пейзажи, удивительно различные по сочетанию красок. Искусствоведы считают, что он писал их при разном освещении. А может, прикрывая по очереди один глаз?..
С земляными шмелями на острове Сардиния случилась примерно такая же история, как с микронезийцами атолла Пингелап. Правда, дальтониками они не стали, а, наоборот, обрели способность видеть красный цвет. И стали воспринимать мир в четырех спектрах, как многие бабочки, жуки, стрекозы и мухи. И если у нас всего три гена, кодирующих опсины, то у стрекоз таких генов может быть и 33: небольшая их часть включается на стадии водной личинки, а большинство — у взрослого насекомого, поскольку одни опсины нацелены на улавливание коротковолнового света, льющегося с неба, а другие — длинноволнового, отраженного от земли. У бабочек встречается и очень сложное цветовое восприятие — до пяти спектров, а в глазах присутствуют дополнительные пигменты-светофильтры. Точность в выборе нужного оттенка чешуекрылым необходима, чтобы обнаружить наиболее свежие и молодые листья для откладки яиц, из которых вылупятся прожорливые гусеницы. По цвету крыльев бабочки иногда можно определить, какие цвета она видит, поскольку их раскраска определяется теми же самыми пигментами, которые воспринимают цвета в ее глазах. Бывает, что дополнительные глазки возникают на пенисе, и они — видят! У бабочек-голубянок крылышки самцов и самок заметно отличаются. А все потому, что мужские и женские особи действительно смотрят на мир разными глазами [3]. А некоторые птицы неодинаково воспринимают цвета даже левым и правым глазом.
Теперь, когда стало ясно, что чем ярче выглядят животные, тем красочнее их восприятие мира, достаточно посмотреть вокруг, чтобы заметить яркую раскраску оперенья птиц, крылышек насекомых, шкурок ящериц и лягушек (яркое оперенье было и у некоторых динозавров, пусть оно и сохранились только в виде пигментных зерен). Им можно только позавидовать. Цветковые растения, подстраиваясь под видение своих опылителей и разносчиков семян, тоже уподобились радуге, причем не семицветной, а невидимой для нас гораздо более красочной. Хотя тем же птицам цветы в разнообразии оттенков уступают…
Рыбы, особенно обитатели мелководья, разнообразием расцветок могут поспорить с птицами и бабочками. И они видят много цветов. Для цихлид, живущих в больших африканских озерах, разница в цветовом восприятии даже стала основой для дальнейшей эволюции: в озере Виктория бурно стали плодиться виды с красной чешуей, а в Ньяса — с синей и фиолетовой. У цихлид зрение, кстати, гексахроматическое: их глаза различают ультрафиолетовый, фиолетовый, синий, сине-зеленый, зеленый и красный спектры. Последний, длинноволновой, лучше других распространяется в мутных водах озера Виктория, поэтому там и преобладают красные рыбы. В основе изменения окраски, конечно, лежат генетические перестройки, в первую очередь касающиеся генов, кодирующих опсины, что и показали работы генетика Ёхи Тераи и его коллег из Токийского технологического института.
