Юрий Симаков - Животные анализируют мир
Обзор книги Юрий Симаков - Животные анализируют мир
Юрий Симаков
Животные анализируют мир
От редактора
Дорогой читатель! Задумывался ли ты, что в наш техногенный век самые совершенные и точные приборы, созданные человеком, являются всего лишь копией миниатюрных живых организмов, созданных самой природой?
Такими приборами обладают представители животного мира. Человек, «подсматривая», строит миниатюрные датчики, а в природе уже миллионы лет живут их обладатели: рыбы, птицы, насекомые.
Живые организмы обладают фантастической чувствительностью — они за несколько дней чувствуют приближение землетрясения: теряют ориентацию птицы, скулят собаки, ящерицы покидают свои норы, канарейки бьются в клетках, муравьи спасают свое будущее потомство. Сейсмоанализаторы «живых индикаторов» воспринимают даже самые незначительные колебания, которые не могут фиксировать современные приборы.
Где находятся сейсмоанализаторы и как они работают? Как глубоководные обитатели пользуются приборами «ночного видения»? Почему у кальмара на хвосте расположены телескопические глаза? Какие насекомые и ракообразные могут видеть ультрафиолетовые лучи? Как происходят разнообразные формообразования в природе, если развитие всех начинается с одной клетки? Почему рыбы «кашляют» и какой прибор изобрели ученые на основе «приступов кашля» рыб? Это лишь малая часть вопросов, которые рассматривает в своей книге Симаков Юрий Георгиевич, доктор биологических наук, профессор, специалист в области эмбриологии и гидрологии.
Часто к окружающей нас природе и ее обитателям мы относимся как к обыденному явлению: все это было, есть и будет. Для нас — это известная картина мира и привычное мироздание, а вот автор настоящей книги помогает проникнуть в малоизвестный и удивительный мир «живых индикаторов» — простейших животных, которые помогают ученым познать единство законов природы и раскрыть тайны мироздания.
Итак, «Животные анализируют мир» — это очередная книга в серии «Мироздание», а издательство «РИПОЛ КЛАССИК» продолжает бороться за интеллектуального читателя.
Зинаида Львова
Глава первая
ХИМИКИ-АНАЛИТИКИ ЖДУТ ИХ
Муху странную бери
Однажды в детстве я оказался на пустыре. Все поросло травой на разрушенной войной стройке. Оборвался путь железнодорожной ветки, не дойдя до корпусов, зияющих пустыми окнами. И вдруг на насыпи у рельсов, где надолго застыли колеса грузовой железнодорожной платформы, я увидел знакомое мне растение, нагнулся и сорвал его — это был чесночок, созревший, но совсем крошечный, в десять раз уменьшенная копия того, что растет на огороде. У него была головка величиной с горошину, но зубчики в ней — как у настоящего чеснока. Тогда мне показалось, что кто-то сделал игрушечное растение, а на самом деле я столкнулся с загадочной проблемой нашей земной жизни — проблемой формообразования. Какие «приборы» следят за формой живого и где они скрыты?
Здесь же, у рельсов, в траве, бегали, стрекотали и прыгали другие живые существа. Они были вооружены миниатюрными локаторами, дальномерами и светофильтрами, дающими им возможность по-своему воспринимать окружающий мир. Падающая от меня тень заставляла их отскакивать и прятаться между травинок.
Биологи считают, что муравей глазами отличает только свет от тени. Но почему же тогда он принимает оборонительную позу, если протянуть к нему руку, будто он видит наши пальцы и ладонь и точно определяет расстояние до руки? Может быть, он «видит» не нас, а электрическое поле от руки? Тогда какими же «приборами» муравей может ощущать это поле?
Достаточно присмотреться к живым существам, чтобы убедиться, какой необычайной способностью реагировать на присутствие веществ и различных полей наделены они. В безбрежном мире живых организмов можно найти рекордсменов, способных ощущать отдельные молекулы веществ и улавливать самые слабые известные нам, а возможно, и неизвестные поля. Но ведь у многих существ их удивительные приборы помещаются в объеме величиной с булавочную головку, а в некоторых случаях даже в световой микроскоп их не рассмотришь, нужен электронный.
Попробуем сравнить сделанный человеком прибор с тем, что создала природа.
В современной аналитической лаборатории целые полчища датчиков, индикаторов и различных анализаторов.
Например, сейчас часто применяют нейтронный активационный анализ. С помощью этого совершенного метода можно уловить незначительную разницу в составе микроэлементов в волосах двух людей. Мне приходилось использовать этот метод при исследовании состава микроэлементов в хрусталиках глаз лягушек, особенно у головастиков, когда и хрусталик-то на ладони выглядит как маковое зернышко, а ведь удалось обнаружить в такой крохе даже золото. Сколько же требуется приборов для такого сверхточного анализа? Нужен источник нейтронов — атомный реактор, сооружение достаточно внушительное. И еще — многоканальный анализатор гамма-спектра величиной с небольшой платяной шкаф.
Сама же природа подсказывает, как надо строить миниатюрные датчики и приборы, которыми снабжены различные насекомые, рыбы, птицы. Миллионы лет совершенствовались их анализаторы в процессе эволюции, и эту работу можно смоделировать. У электронщиков для этого большие возможности. Так, на плато (величиной с почтовую марку) они могут поместить схему телевизора. В будущем у пленочной электроники перспективы неограниченные.
Но есть и второй путь создания чувствительных приборов. Например, использовать датчики мух, пауков, крыс. Учитывая фантастическую чувствительность живых организмов к различным химическим соединениям, можно попытаться не моделировать их, а прямо, непосредственно подключить к электронным схемам. Как здесь не вспомнить стихотворение Н. Заболоцкого под названием «Царица мух»:
Муху странную бери,
Муху в банку посади,
С банкой по полю ходи,
За приметами следи.
Если муха чуть шумит —
Под ногами медь лежит.
Если усиком ведет ~
К серебру тебя зовет.
Если хлопает крылом —
Под ногами злата ком.
О высокой чувствительности насекомых знали уже средневековые схоласты и даже пытались использовать их при отыскании кладов или месторождений драгоценных металлов. Именно писания одного из них и вдохновили поэта Н. Заболоцкого к созданию подобного стихотворения. Звали его Агриппа Неттесгеймский, а жил он в начале XVI века. Каких только легенд не ходило об этой странной личности! Вплоть до того, что якобы он даже мог вызывать к себе дьявола. Он действительно отыскивал и клады, и месторождения драгоценных металлов и проводил необычайные алхимические опыты. Не исключено, что в его руках были секреты использования «живых приборов». Агриппа знал, что древние индусы отыскивают клады с помощью какой-то таинственной мухи, он назвал ее «царицей мух». Мало того, сам он, видимо, имел такую муху и даже оставил рецепт, как, обращаться с ней: «Когда будете иметь в своем распоряжении одну из таких мух, и посадите ее в прозрачный ящичек. Ее помещение надо освежать два раза в день и давать ей растение, на котором ее поймали. Она может жить при таких условиях почти месяц. Чтобы узнать направление скрытых на глубине сокровищ, надо, чтобы была хорошо установившаяся погода. Тогда, взяв ящичек с мухой, отправляйтесь в путь, постоянно подсматривая и подмечая ее движения. Если в недрах скрыты драгоценные камни, вы заметите содрогание в лапках и усиках. Если же будете находиться над местом, содержащим золото или серебро, муха замахает крыльями, и, чем ближе вы будете, тем сильнее будут ее движения. В том случае, если там находятся неблагородные металлы — медь, железо, свинец и прочие, — муха будет ходить спокойно, но тем быстрее, чем ближе к поверхности они находятся».
Поэт Н. Заболоцкий вспоминает, что подобные курьезные предания он слышал и в русских деревнях.
Может быть, можно по описаниям Агриппы определить вид мухи? Имея в руках такую муху, нетрудно проверить правдоподобность опытов схоласта. Пусть мало шансов, что «кладоискательный прибор» заработает. Но вдруг… Агриппа пишет, что таинственная муха величиной с крупного шмеля любит садиться на водные растения. Мало сведений, но какая-то нить в руках есть. Вся трудность в том, что мух и их родственников 80 ООО видов. Видимо, Агриппа ничего не знал еще о мимикрии: существуют, например, бабочки, принявшие вид мух. Где гарантия, что именно не одну из них содержал у себя средневековый ученый.
Современные ученые занялись исследованием «живых приборов» — их колоссальной чувствительности еще в двадцатые годы XX века. Известный уже в то время биолог Н. К. Кольцов даже организовал лабораторию физико-химической биологии. Вот один из опытов, проведенный в ней. В большой, на двести литров, аквариум, наполненный водой, помещались одноклеточные существа — сувойки. Их можно увидеть в микроскоп. Они похожи на колокольчики, сидящие на тонких ножках. При воздействии на сувоек неблагоприятных факторов ножки быстро сворачиваются в пружинки, а сам колокольчик закрывается. Кольцов добавлял в сосуд лишь одну каплю слабого раствора с ионами кальция. Через некоторое время (его всегда можно было рассчитать) первые ионы достигали сувоек. И их ножки тотчас же сворачивались. Значит, эти существа способны реагировать на отдельные заряженные атомы вещества.
