Юрий Симаков - Животные анализируют мир
С расстояния ста километров от своей реки лососи определяют направление движения с помощью обоняния. В проведенных экспериментах десять тысяч помеченных лососей возвращались в то же место, где они вылупились из икры. Что же за прибор у лососей улавливает запах родного водоема? Установлено, что у рыб есть У-образные трубочки с хеморецепторами. Вода прогоняется через эти трубочки микроресничками или течением, создаваемым при движении рыбы. Американские исследователи заткнули лососям ноздри ватными тампонами, и рыбы уже не могли найти путь к нерестилищам.
Электрофизиологи проводили эксперименты другого рода. Они выловили лососей в местах нерестилищ и подключили им электроды к обонятельной луковице, а далее биотоки подавались на усилитель и к записывающей аппаратуре. Когда через ноздри лосося пропускали воду с его родной реки, в обонятельной луковице отмечалась повышенная электрическая активность. Достаточно было сменить воду, взять ее из чужого нерестилища — никакого электрического ответа не было. В то же время вода, взятая ниже по течению реки, куда попадала часть воды с нерестилища подопытного лосося, вызывала слабый всплеск биотоков в обонятельной луковице. Значит, вода из родной реки обладает определенным запахом который лососи отличают от всех других. Но чувствительность к этим веществам у рыб так высока, что самые тонкие и точные анализы не позволили установить, какие именно вещества привлекают рыб. Видимо, это соединения растительного или животного происхождения, составляющие целый комплекс знакомого запаха для лососей, которые они помнят несколько лет.
Может показаться, что мы уже близки к разгадке механизма ориентации лососей во время миграции. Но как тогда объяснить опыты с выключением ноздрей? Оказалось, что с открытыми ноздрями лососи находят свое нерестилище не только, если они идут вверх по течению, когда потоки воды приносят им знакомый запах, но и, если их выпустить вниз по течению, то есть выше родного «дома». Навстречу им движутся лососи, стремящиеся к своим нерестилищам, они не обращают на них никакого внимания, нарушают все законы и доходят до своего притока. Если же подопытным лососям «отключить» ноздри с помощью тампонов, они не находят дорогу. Возникает вопрос: какую функцию выполняют ноздри?
Ведь запах их родной реки сносится только вниз по течению, и даже электрофизиологи не отмечали у лососей никакой реакции обонятельной луковицы на речную воду, взятую выше нерестилища. На этот вопрос ихтиологи ответить пока не могут, хотя и тут полностью нельзя исключить сверхчувствительного обоняния этих рыб.
Сухопутный «живой прибор», анализирующий запах, известен всем — это собака. Ни у кого не вызывает удивления, что собак используют в качестве следопытов, хотя это как раз удивительно. Собака живет миром запахов, на втором плане у нее острый слух, а затем зрение. Первые эксперименты были проведены Д. Романесом еще в 1885 году. Исследователь возглавил цепочку людей из двадцати человек, которые шли за ним и ступали след в след. Затем группа разделилась на две части и каждая направилась к своему укрытию. Когда пустили собаку Романеса, она легко отыскала место, где укрылся ее хозяин.
Задача по отысканию однояйцевых близнецов оказалась для собаки посложнее. Ведь близнецы имеют совершенно одинаковый состав белков, разница лишь в том, что один из них образовался из правой, а другой из левой половины общего зародыша на ранних стадиях развития. Перед опытом собаку познакомили с одним из близнецов. Затем оба близнеца прошли в группе людей по полю и разделились: один пошел с половиной людей вправо, другой — влево. Собака нашла знакомого ей близнеца. А что, если собаку познакомить с одним близнецом, а в опыте будет участвовать другой? В этом случае собака пошла по следу незнакомого ей близнеца. Значит, если близнецы вместе, собака их различает, а в отдельности отличить их друг от друга не может: уж очень сходны запахи, и только сравнительный анализ помогает ей решить задачу.
Таким чувствительным прибором не прочь воспользоваться многие специалисты: криминалисты, газовщики, геологи. В Варшаве группа из нескольких собак следит за исправностью газовой сети. Никакие приборы не могут обнаружить утечку газа глубоко под землей, а собаки точно находят место нарушения газопровода. И практически никогда не ошибаются. В Карелии тренируют собак-геологов. Собаку по кличке Байкал брала с собой агитбригада биофака МГУ, и во время лекции собака демонстрировала свои способности находить различные образцы полезных ископаемых, спрятанные в зрительном зале. Она распознавала больше десяти минералов и по приказу своей хозяйки находила спрятанный в зале образец, оповещая лаем, у кого из зрителей он находится. Все образцы минеральных пород раздавались зрителям перед лекцией и перепрятывались по всему залу. Байкал находил то, что ему приказывали, и ни разу не ошибся. Раньше эта собака служила на границе, но из-за катаракты ее списали, и она продолжила свою службу на мирном поприще.
Наконец, хотелось бы рассказать, какой необычайный дистанционный химический анализ проводят крысы. Если химические соединения растворены в воде, крысы распознают их с расстояния нескольких метров. Те же вещества в сухом виде они дистанционно не определяют, поэтому сухим ядом крысу можно отравить, растворенным в воде — почти невозможно. Проводили такой эксперимент. В камере для испытаний ставили две чашки. В одной каша с витаминами, в другой — без витаминов. Пускали крысу с расстояния пяти метров. Она сразу без предварительных проб выбирает путь к витаминизированной каше. Значит, крысиный «прибор» можно использовать для анализа содержания витаминов в продуктах питания, но и не только витаминов. Токсикологи определяют с его помощью безвредные концентрации веществ. Подобный анализ занимает не более минуты, а иногда несколько секунд, время, за которое крыса пробегает несколько метров.
Предположим, надо установить, при каких концентрациях безвредны растворы вещества, не имеющие ни цвета, ни запаха, скажем хлористого свинца. Крыса, которой долго не дают пить, стоит на «старте» в испытательном стенде. Выставляем ей раствор с концентрацией один миллиграмм на литр воды, крыса не идет. Уменьшаем концентрацию в два, три… десять раз — крыса к поилке не подходит. Когда концентрацию уменьшили в сто раз, крыса побежала к сосуду и начала пить. Анализы на других организмах показывают, что крыса не ошибается. Питьевая реакция крыс — удобный «живой прибор», с помощью которого найдены предельные концентрации для десятков вредных соединений, попадающих в водоемы с промышленными стоками и ухудшающих качество воды. Следовательно, ограничительные нормы для промышленности и для работы очистных сооружений могут быть определены «крысиным анализатором».
Проверить биологическое действие химического вещества можно и другим способом — понаблюдать за теми сооружениями, которые создает животное.
Каждому в лесу встречалась красиво сплетенная паутина, прикрепленная между ветками растений. Особенно отчетливо она видна, если на ней осели бусинки-росинки, сверкающие на солнце всеми цветами радуги. Оказывается, тенеты паука — паутину — можно использовать для анализа действия стимуляторов — веществ, повышающих внимание или же, наоборот, рассеивающих его. Достаточно дать каплю исследуемого вещества пауку, и он начинает плести паутину и всю свою ловчую сеть с повышенным вниманием. Сеть получается гораздо красивее и более тщательно выполненной, чем сеть паука, которому не давали тонизатора.
Получается совершенно другой эффект, если пауку дают каплю жидкости, содержащую наркотик. Внимание паука рассеивается, он несколько раз принимается за работу, снова разбирает свое творение и наконец плетет что-то отдаленно напоминающее обычную ловчую сеть. При воздействии сильных наркотиков паук вообще не способен сплести сеть, хотя и принимается за работу. Остается только удивляться сходству механизмов, которые использует природа в деятельности мозга у таких разных существ, как паук и человек. Исследователям это на руку: на «живых приборах» можно испытывать ряд лекарственных веществ, синтезируемых в фармацевтических лабораториях. А самое главное — паучий прибор быстро отбирает те изомеры в сложных молекулах психогенных веществ, которые не оказывают действия на нервную высшую деятельность. Как это было бы трудно делать с помощью химического анализа! Остается только пожелать, чтобы крысы, рыбы, паучки и другие «живые приборы» как можно скорее появились в лабораториях химиков-аналитиков и «работали» как самостоятельно, так и в сочетании с электронными установками.
Глава вторая
СЕЙСМОГРАФЫ ПЛАВАЮЩИХ, БЕГАЮЩИХ, ПОЛЗАЮЩИХ
Рыбы предупреждают о землетрясении
