Ритчи Уорд - Живые часы

• Название: Живые часы
• Автор: Ритчи Уорд
• Издательство: Мир
• Жанр: Биология
• Год: 1974

Биоритмология — одна из увлекательнейших областей современной биологии. Что такое «внутренние часы» живых организмов? Каковы принципы их работы? Как растения и животные узнают время? В темноте и при постоянной температуре, замурованные в подземельях, они все-таки «знают», который час. Растения вовремя складывают листья и «засыпают», животные ложатся спать и просыпаются точно, как по будильнику.

Обо всем этом в живой и увлекательной форме рассказывает автор «Живых часов». Книга предназначена для широких кругов читателей; особенно полезна она для школьников старших классов и студентов.

---

Обратите внимание, что тинаму поет и днем и ночью. Если птица и ориентируется по какому-либо внешнему источнику, то уж во всяком случае не по солнцу. Объяснить все это можно лишь наличием у нее каких-то внутренних врожденных часов.

Натуралист Франц Лютц изо дня в день прислушивался к первой утренней песне крапивника. «Крапивник поразительно точен, — писал он. — Каждое утро я слышал его песню между 5.57 и 5.58 с точностью до минуты. Воистину это загадка, особенно если учесть, что восход солнца сдвигается ежедневно на четыре-пять минут».

Известно много случаев, когда самые разные птицы с удивительной точностью прилетали к кормушке. Интересен рассказ о диком чирке, который жил в одной английской семье. Птица очень привязалась к хозяину дома, постоянно ездившему в город на службу. Независимо от того, где эта пресноводная уточка проводила день, она появлялась перед домом за несколько минут до обычного времени возвращения хозяина. Если же тот опаздывал, она терпеливо ждала его, неотрывно глядя на дорогу, иногда это длилось целый час.

Очень часто периодическая активность животных связана с циклом их размножения. У птиц ритуал ухаживания часто приобретает очень сложную форму. Элегантный дикий гусь проделывает его в определенной ритмической последовательности. Дж. Девани пишет, что, ухаживая за своей избранницей, гусак ходит вокруг нее, демонстрируя целую серию самых странных поклонов и приседаний. Обычно он выбирает два растущих на расстоянии семи-десяти метров друг от друга дерева с толстыми горизонтальными нижними ветвями. Устроившись на ветке одного из деревьев, гусь начинает кланяться, останавливаясь в полупоклоне, чтобы похлопать крыльями. Затем он переходит на ветку другого дерева. После определенного перерыва он опять возвращается к первому дереву и повторяет свои действия, перебираясь с одного дерева на другое. Причем промежуток времени между переходами выдерживается настолько постоянным, что кажется отмеренным по часам».

Кроме того, птицы очень точно соблюдают время кормления. Стайные кроншнепы собираются вместе кормиться на отмелях и болотах. Высокие и стройные, ходят они по грязи с загнутыми вниз клювами в поисках мелкой живности. Когда прилив скрывает отмели, птицы поднимаются на крыло и отлетают дальше в глубь берега, на сухие места кормежки, где они чувствуют себя довольно неуютно, и с нетерпением ждут, когда отлив обнажит отмели. Посылают ли они разведчиков следить за уровнем прилива? Некоторые натуралисты отвечали на этот вопрос утвердительно, но более тщательные наблюдения показали, что птицы этого не делают. Тем не менее, когда отлив обнажает глинистые отмели, кроншнепы сбиваются на полях в плотные стаи, поспешно взлетают и возвращаются к берегу, чтобы опять уткнуться в грязь своими серповидными клювами.

Интересное создание — плодоядная австралийская летучая собака. Днем она прячется где-нибудь в густой листве, повиснув вниз головой, в сумерках же вылетает кормиться. Быстроту и силу полета этому животному обеспечивают бурые опушенные крылья, размах которых достигает полутора метров. Стаи этих животных обрушиваются на плантации фруктовых деревьев. В отличие от большинства летучих мышей с их уродливыми бульдожьими мордами и глазками-бусинками летучая собака похожа скорее на маленькую лисичку с усатой мордочкой, хорошо выраженной шейкой и большими влажными глазами. Где-то в ее организме тоже скрыт прекрасно отлаженный часовой механизм. Местные жители называют австралийских собак «налетчиками» и уверяют, что по ним можно проверять часы. Но им бы очень хотелось, чтобы набеги этих животных не были столь регулярными, поскольку их орды прямо-таки опустошают сады.

Наверняка каждому известно, что собакам тоже свойственно чувство времени. Люди, выросшие в деревне, знают, что некоторые собаки в нужное время отправляются за коровами, чтобы пригнать их для дойки домой. Известен случай, когда собака быстро привыкла вносить поправку на сокращение продолжительности дня.

У коров тоже обнаружилось чувство времени. Как-то летом 1888 года врач А. С. Хадсон выступил в журнале Popular Science Monthly против автора статьи, который не верил, что животным свойственно чувство времени:

Примерно полвека назад пишущему это письмо довелось иметь на своем попечении пять коров. Они паслись на выгоне очень далеко от жилья. Утром и вечером мне приходилось искать коров и пригонять их для дойки.

По воскресеньям утром коровам полагалось давать соль — угощение, которое им очень нравилось. По истечении какого-то времени, какого — точно сказать не могу, они уже каждое воскресное утро стояли у ограды выгона, в самом близком к жилью месте, и ждали. Если я забывал дать им соль, коровы не уходили пастись и могли стоять так больше часа.

Таким образом, коровы самостоятельно приходили на место дойки по воскресеньям, но не приходили в остальные дни. Как они могли это делать, если не обладали какой-то способностью отмечать каждые семь дней недели? Они были изолированы от окружающего мира и изо дня в день не видели никого, кроме меня. Насколько можно судить, все дни должны были казаться им одинаковыми, за исключением воскресенья, которое, имей коровы способность говорить, они называли бы «соленым» днем. Как они сумели уловить периодичность и быть на месте именно в это, а не в другое утро?

Павиан чакма, который в течение двадцати лет жил в Вашингтонском национальном зоопарке, сам себе установил рабочее время и соблюдал его с точностью до минуты. Ежедневно ровно в четыре часа дня он начинал почесывать свою черновато-зеленую шкурку, удалялся, ковыляя, в свой домик и закрывал за собой дверь. Если кому-либо из опоздавших хотелось его повидать, они должны были прийти на следующий день.

Итак, это всего несколько листков из записных книжек натуралистов. Но эти записи пробудили любознательность биологов XX века, подтолкнули их к выдвижению новых концепций, которые можно было проверить с помощью таких современных средств, как электронные вычислительные машины, радары, сканирующий электронный микроскоп. Многие наблюдения были выполнены людьми, не имевшими специального образования. Признанный авторитет в области изучения биологических ритмов Колин Питтендрай сказал: «Я не знаю ни одного другого случая, когда простое наблюдение столь непосредственно привело бы к формулированию первоочередных проблем, стоящих перед современным ученым, изучающим физиологию клетки».

В последующих главах мы увидим, как бьются физиологи над некоторыми из проблем, которые имел в виду Питтендрай. Но прежде мы проследим за ходом развития научной мысли от раннего периода — периода простых наблюдений и предположений до современного состояния науки со всей изощренностью ее стратегии и тактики.

3. От Демэрана до Аррениуса

Нам, свидетелям космических полетов, по-видимому, трудно так сузить свое восприятие мира, чтобы посмотреть на окружающее глазами ученых восемнадцатого столетия. Но давайте все-таки попытаемся взглянуть на историю развития проблемы биологических часов ретроспективно.

Представьте себе Париж 1729 года. Приезжий легко мог бы заблудиться в нем — названий улиц практически не было, лишь немногие обозначения выбивались на фасадах угловых зданий. Для натуралистов же надежных путеводных знаков в те времена было еще меньше. Прошло всего несколько десятилетий с тех пор, как Исаак Ньютон открыл закон всемирного тяготения, а Пьер Лаплас, которого называли «французским Ньютоном», еще даже не родился. Теория флогистона (утверждавшая, что во всех веществах, способных гореть с выделением пламени или превращаться при обжигании в окалину, имеется некое горючее начало — флогистон) была камнем преткновения на пути развития химии. Минует еще четверть столетия, прежде чем Вениамин Франклин получит разряд статического электричества от бечевы, на которой запущен воздушный змей, показав тем самым, что молния — это всего лишь явление природы, а не устрашающее свидетельство божьего гнева. Лабораторное оборудование было крайне примитивным, в медицине даже стетоскопу предстояло появиться только через столетие. Тем не менее к 1729 году эпоха Просвещения уже расчистила пути, позволившие ученым применять в своих исследованиях экспериментальные методы.

Таково вкратце положение вещей, которое сложилось к моменту спора между французским астрономом Жан-Жаком де Мэраном и его другом Маршаном. А разгорелся этот спор из-за одной научной публикации. Маршан настаивал на том, чтобы де Мэран написал в Парижскую академию о своем открытии: он обнаружил у чувствительного растения движение листьев, которое соответствовало периодам «сна и бодрствования». Однако, погруженный в исследование таких проблем, как природа северного сияния и взаимосвязь цветов радуги, возникающей при разложении призмой солнечного луча, занятый изучением суточного вращения Земли и анализом наблюдений полного затмения солнца 1706 года, ученый не желал тратить драгоценное время на описание того, как спит растение! Но, настроенный решительно, Маршан счел своим прямым долгом сообщить научному миру Франции о наблюдениях де Мэрана. По его мнению, они были первым доказательством того, что растение может определять положение солнца на небосводе даже тогда, когда не подвергается прямому действию его лучей. В Академии — а Маршан был одним из ее членов — было принято сообщать о работах других ученых. Вот вольный перевод его сообщения.