Искусные адаптации. Крот-звездонос, электрический угорь и другие чудеса эволюции

Кеннет Катания (2020)

Многие животные обладают экстраординарными способностями: например, у крота-звездоноса на морде есть сверхчувствительные отростки, которые помогают мгновенно находить добычу, а электрический угорь парализует жертву ударом тока. Биолог Кеннет Катания рассказывает о некоторых из самых удивительных созданиях природы. Он проливает свет на загадочное и жутковатое поведение щупальценосных змей, крошечных землероек, изумрудных ос и других животных и показывает, как изучение самых странных существ дает понимание эволюции и как научные открытия могут сопровождаться приключениями и весельем. Катания объясняет, для чего звездоносу нужны столь странные отростки на морде и что это говорит нам о работе мозга в целом. Он показывает, как щупальценосная змея прибегает к коварству, заставляя рыбу заплывать прямо ей в пасть, как электрический угорь использует электричество для «дистанционного управления» другими животными и как изумрудные осы зомбируют тараканов. Он ракрывает тайну «заклинания червей» (традиционного способа выманить дождевых червей из почвы), объединив усилия с профессиональными заклинателями. Катания говорит о важности непредвзятого подхода к научным исследованиям, отдает должное вкладу ученых-любителей и объясняет, что невероятными скрытыми способностями на самом деле обладает большинство животных. Эта книга — захватывающее погружение в грандиозные замыслы природы.

Автор: Кеннет Катания

Жанры и теги: Природа и животные, Эволюция и антропология

Купить книгу

Приведённый ознакомительный фрагмент книги «Искусные адаптации. Крот-звездонос, электрический угорь и другие чудеса эволюции» предоставлен нашим книжным партнёром — компанией ЛитРес.

Купить и скачать полную версию книги в форматах FB2, ePub, MOBI, TXT, HTML, RTF и других

←Пролог

2 Пастер был прав→

Тайна звезды

«Загадка, завернутая в тайну и помещенная внутрь головоломки», — так в 1939 году Уинстон Черчилль описал непостижимые закулисные действия советского правительства. Но этими же словами вполне можно описать и крота-звездоноса, одно из самых необычных животных, которое когда-либо ступало по Земле, а точнее — рыло в ней тоннели. В звездоносе странно буквально все: это крот, но он любит плавать; несмотря на высокую скорость обмена веществ, он обитает в самых холодных областях Северной Америки и не впадает в спячку; всю свою жизнь он роется в грязи, которая совершенно не липнет к его блестящей шерстке; среди его врагов — совы, ласки и другие хищники, но для поддержания популяции ему достаточно производить потомство всего один раз в год. У него необычные для крота зубы, а передние лапы напоминают лопаты с когтями. Но самое удивительное — то, что не дает отвести от него взгляд, — это нос. Если когда-нибудь вам повезет встретиться со звездоносом, не стесняйтесь и разглядывайте в свое удовольствие: все равно он вас не увидит.

Я просто обожаю этих животных, и они сыграли огромную роль в моей научной жизни. Оглядываясь назад, я поражаюсь тому, как часто я преодолевал трудности только благодаря случайным встречам и удаче. Некоторые из таких случаев я опишу в этой книге, поскольку они имеют прямое отношение к моим открытиям в области поведения животных, эволюции и нейробиологии. Ученый должен уметь выводить закономерности из самых необыкновенных частностей, и исследование анатомии звездоноса — яркое воплощение этого тезиса. Крот почти слеп, но его изучение привело к более глубокому пониманию устройства зрительной системы и мозга млекопитающих. И хотя его звездообразный нос кажется совершенно уникальным, он помогает выявить взаимосвязи между развитием и эволюцией и напоминает, что иногда недостающие эволюционные звенья можно обнаружить… прямо под носом. Изучая это удивительное создание, я научился многим вещам. Я научился быть ученым. И нет никаких сомнений, что именно звездонос привил мне любовь к разгадыванию биологических загадок.

Для начала надо бы объяснить, что вообще побудило меня заняться маленьким кротом со странной мордой. Проведу аналогию с математикой. В математике есть легендарные нерешенные задачи. Самые известные из них — так называемые задачи тысячелетия. Если вы первым решите любую из этих семи задач^[2], то получите миллион долларов, не говоря уже о славе и признании. В биологии все не так, потому что не всегда понятно, в чем именно состоит задача, и редко бывает только один правильный ответ. И все же звездонос остается нерешенным биологическим «уравнением» с момента его первого описания в начале XIX века. Это живое, дышащее воплощение вопроса — точнее, множества вопросов. Что такое звезда? Дополнительная лапа, рецептор — или и то и другое? Она нужна, чтобы копать, чтобы нюхать — или для каких-то экстравагантных брачных игр? Почему такой звезды нет ни у одного другого млекопитающего? Как она сформировалась в процессе эволюции? Как она формируется в процессе внутриутробного развития? Какие способности она дает кроту, если вообще дает? Биологи задавали эти вопросы на протяжении многих десятилетий. Чтобы найти ответ, не нужны глубокие познания в области математического анализа или дифференциальных уравнений. Но нужен звездонос, а вот его найти не так-то просто.

Магия числа три

Итак, с чего же начались мои отношения со звездоносом? Как это часто бывает, тут нити тянутся из детства. Сколько себя помню, родители поощряли мою одержимость животными всех видов и размеров. Приведу всего два примера из тысячи. Как-то раз пропал мой домашний американский уж, и я не мог его найти, как ни старался. А через несколько дней мы обнаружили его в папином аквариуме поедающим гуппи. Вскоре после этого сбежала и моя крысиная змея длиной больше метра — прямиком под бок отдыхающей маме. Конечно, змея просто искала тепла. Родители оставались совершенно невозмутимы. Вернуть обеих змей в клетки меня попросили тем же тоном, каким напомнили бы поставить молоко в холодильник. Да, мне очень повезло.

Первое знакомство со звездоносом произошло, когда родители купили нам с братом книгу «Странные животные» (Animal Oddities). Мы со смехом рассматривали удивительные морды зверей, особенно носача и молотоголового крылана. Но над звездоносом мы не смеялись — настолько странно он выглядел. Я до сих пор помню иллюстрацию со всеми этими жуткими отростками вокруг носа.

Это раннее воспоминание пригодилось мне, когда я столкнулся со звездоносом во второй раз. Я тогда проходил интенсивное обучение, определившее всю мою карьеру: мне было десять лет, а учебной аудиторией служили леса, ручьи и озера Колумбии, штат Мэриленд. Я постоянно искал живых существ, уже окончил курс по насекомым и переключился на змей с черепахами, а дополнительно специализировался на кристаллах кварца. В тот день я шел в поисках кристаллов по берегу ручья, перепрыгивая на каждый обнаженный участок песка или камней в надежде увидеть сверкающие грани. И вдруг прямо в центре россыпи битого кварца я увидел трупик маленького животного, практически выставочный экспонат. Это был он — самый странный из странных, крот-звездонос со всеми его мясистыми наростами на морде. Я был потрясен. Не мертвым животным — нет, это в лесу обычное дело. Меня поразил тот факт, что существо, занимавшее почетное место среди экзотических обезьян, удивительных летучих мышей и гигантских муравьедов, обитало практически у нас на заднем дворе.

Я рассказал о своем чудесном открытии маме, и мы взяли ее справочник по млекопитающим. Первым делом я проверил ареал обитания звездоноса. Не то чтобы я мог его с кем-то перепутать, но в глубине души я надеялся оказаться первооткрывателем. Только представьте себе новостные заголовки, если бы до этого звездоноса видели лишь в дождевых лесах Амазонии! Оказалось, что этот крот обитает на востоке Северной Америки, от Дымчатых гор в штате Теннесси на юге до восточных районов Канады на севере (это, похоже, было их любимое место). Штат Мэриленд целиком входил в ареал, так что сенсации не вышло. Я очень удивился тому, что это похожее на мышь животное вовсе не грызун: кроты и землеройки относятся к другому отряду — так называемым насекомоядным^[3]: они питаются насекомыми и другими беспозвоночными. Я также узнал, что звездоносы предпочитают болотистые места и ведут полуводный образ жизни, то есть плавают и ныряют в водоемах, охотясь за добычей. Вот почему я нашел звездоноса посреди ручья: крот не упал в воду и не утонул, как я сначала подумал. Он жил (и, по-видимому, погиб) в воде. В общем, я добавил это новое существо в свой список наблюдений и с тех пор всегда был начеку, особенно когда осматривал заболоченные участки выше по течению. Но тот звездонос так и остался единственным найденным мною в Колумбии.

Третья встреча произошла, когда я был студентом и изучал зоологию в Мэрилендском университете. При всей очевидности выбора специализации я столкнулся с проблемой: не так много курсов посвящалось разнообразию животных или их поведению — и уж совсем мало было возможностей работать с животными напрямую. Я откровенно скучал. Пытаться сосредоточиться на чем-то скучном — это как сидеть на диете: надолго вас не хватит.

Кроме того, меня отвлекала уж слишком захватывающая подработка. Я скакал на лошадях (и падал с них) на фестивалях Ренессанса, получал 150 долларов за выходные, и это было очень неплохо для 1980-х. Поначалу было забавно, но в этом деле часто случаются травмы, и в какой-то момент я понял, что это не мое. Чем мне действительно хотелось заниматься, так это какими-нибудь настоящими, захватывающими исследованиями в биологии.

Примерно в это время мой отец познакомился с доктором Эдвином Гульдом, главным куратором отдела млекопитающих Смитсоновского национального зоопарка в Вашингтоне. Их встреча была не случайной: мой отец — профессор психологии, специализирующийся на обучении (докторскую степень он получил под руководством известного психолога Берреса Скиннера), и его пригласили на неформальную встречу исследователей поведения животных, где был и доктор Гульд. Тогда он как раз искал волонтера для ухода за животными, а при наилучшем раскладе — и для помощи в проведении исследований в зоопарке. Работать предстояло только с одним млекопитающим — звездоносом.

Львы, тигры и кроты

Представляю, как впечатлился бы студент юридического факультета, будучи приглашенным на собеседование перед стажировкой в величественную штаб-квартиру фирмы с именами партнеров, высеченными над входом. Антураж моего собеседования был совершенно иным, но для начинающего биолога спуск в тайные комнаты зоопарка под вольером с тиграми и львами стал моментом исключительной важности. Меня встретили у входа и по круговому коридору провели в кабинет, расположенный практически под землей, с выходящими в вольер окнами под потолком. Доктор Гульд представился и предложил мне присесть на диван напротив его стола. Я не мог не обратить внимания на то, что окна, за которыми должны были виднеться дикие кошки, были закрыты кусками черного картона. Доктор Гульд верно истолковал мой взгляд и пояснил: «Трудно сосредоточиться на работе, когда вместо этого можно смотреть на зверей».

Возможно, дело и правда было в этом. Но вскоре после собеседования я узнал, что не так давно в Хьюстонском зоопарке амурский тигр пробил окно, вытащил через него смотрителя и убил его¹. Смотритель рано пришел на работу, поэтому нападения никто не видел. Предполагают, что тигр среагировал на движение в окне и атаковал.

Доктор Гульд никогда не упоминал об этом инциденте. Мы сосредоточились на мелких млекопитающих, которые не пытались нас съесть. Они жили в отдельном павильоне. Доктор Гульд гордился тем, что Смитсоновский зоопарк — единственный в мире, где есть звездоносы. Сложность заключалась в том, что звездоносы живут всего несколько лет и не размножаются в неволе, то есть популяцию нужно было постоянно пополнять извне (не только ради коллекции, но и для исследований).

«Я умею их ловить, но у меня нет времени, — объяснил доктор Гульд. — Есть один парень, Билл Макшей, он ловил их в Пенсильвании и привозил сюда, но сейчас он тоже слишком занят. Проблема в том, что найти звездоносов очень сложно. Нужно уметь распознавать места их обитания и находить их тоннели».

Когда я рассказал ему, как нашел мертвого крота, у него тут же загорелись глаза. Он тоже жил в Колумбии и хорошо знал эти места. Мы сравнили наши «полевые заметки», и, хотя мои были всего лишь воспоминаниями десятилетнего ребенка, я точно помнил, где обнаружил звездоноса и как выглядела среда его обитания. А еще я прочесал болота выше по течению и нашел там пятнистых черепах. (Тогда я еще не знал, что в Мэриленде звездоносы и пятнистые черепахи часто живут бок о бок.)

Вероятно, я получил работу именно из-за той истории. Пусть я и не нашел тогда еще одного крота, но точно приложил больше усилий и подобрался ближе к цели, чем любой другой мальчишка десяти лет. Так что при должной тренировке я вполне мог бы его поймать — правда, уже не в Колумбии, потому что так хорошо изученные мною болота попали под застройку. Ближайшим многообещающим местом выглядел север Пенсильвании. Если бы мне удалось наловить там кротов, чтобы потом наблюдать за ними в зоопарке, да еще и проводить исследования, я, так сказать, убил бы одним выстрелом трех зайцев.

Я был взбудоражен не только перспективой работы в поле: намечался еще и исследовательский проект, тема которого звучала как что-то из области научной фантастики. Как специалист по млекопитающим, доктор Гульд всегда интересовался загадочной кротовьей звездой, и у него родилась одна гипотеза. Что, если звезда — нечто вроде радара, распознающего электрические поля? Поначалу мне это казалось невероятным. Но потом он рассказал мне об электрорецепции, и я понял, что у животных существуют особые чувства для восприятия окружающего мира, о которых я не знаю ровным счетом ничего.

Электрорецепция лучше всего изучена у акул². Они способны распознавать электрическое поле напряженностью 0,00000001 вольта на сантиметр — это в шесть миллионов раз меньше напряженности поля, которое создает пальчиковая батарейка, если погрузить ее в стакан воды. А человек не ощущает этого поля, даже когда держит батарейку в руках! Зачем же это чувство акуле? Скорее всего, вы уже догадались: чтобы найти вас и съесть. Вспомните обычную сцену из какого-нибудь фильма: пациент лежит в больничной палате (скажем, после нападения акулы), а рядом с койкой пищит кардиомонитор. Издаваемые им звуки — не что иное, как электрокардиосигналы, которые считываются с сердца электродами, прикрепленными к грудной клетке, а затем поступают в усилитель и динамик. И это только один из множества электрических шумов, которые издают животные.

Электрорецепция развита у многих рыб, но сенсацией в свое время стало открытие этого типа восприятия у утконоса³. Первыми способность утконоса подобно акулам обнаруживать объекты по генерируемым ими электрическим полям описали Хеннинг Шайх и его коллеги. Чтобы выяснить, где именно обрабатывается информация об электрических полях, они записали сигналы мозговых клеток утконоса. Результаты поражали: по сути, исследователи открыли у млекопитающих «шестое чувство». Благодаря этой работе ученые оказались на обложке Nature, самого престижного научного журнала — того самого, в котором Уотсон и Крик описали структуру молекулы ДНК. Новость об этом открытии доктор Гульд услышал по радио, когда ехал в машине и размышлял о звездоносах. Что, если это и есть ответ на давнюю загадку звезды? Гипотеза была смелая, но не лишенная смысла.

В общем, от предложения было невозможно отказаться. Оплаты не предполагалось, но меня это устраивало. Я стал новым «кротосмотрителем» в Смитсоновском зоопарке. Была только одна загвоздка: все зависело от того, удастся ли мне наловить звездоносов. Что могло пойти не так?

Пойди туда — не знаю куда

Предположим, у вас во дворе живут кроты (может быть, даже и предполагать не надо). Сумеете поймать одного? Возможно, хоть это будет и непросто. Кроты слышат даже самые тихие шаги и особенно настороженно относятся к звукам, сопровождающим копание земли. Каждый сантиметр подземных тоннелей они знают как свои когтистые пять пальцев и избегают поврежденных участков. У них подготовлены пути отхода из основных тоннелей и пути эвакуации из путей отхода. Если загнать крота в угол, он прокопает короткий тоннель и засыплет вход. Исчезнет, как фокусник, и вы никогда не догадаетесь, что зверек затаился в нескольких сантиметрах от вас. Кроме того, в крови крота циркулирует особый гемоглобин, который позволит ему продержаться в таком убежище при нехватке кислорода и высокой концентрации углекислого газа до тех пор, пока хищнику (или биологу) не надоест ждать. В общем, крота тяжело поймать, даже если входы в его тоннели четко обозначены на идеальном газоне.

Ну а звездоносы вообще не живут в пригородах. Они обитают в сырой илистой почве болот, и их тоннели могут скрываться в топких зарослях где угодно. Хотя звездоносы обитают на большей части северо-востока США и не находятся под угрозой исчезновения, найти их крайне сложно. Отчасти это связано с тем, что их норы не видны на поверхности. Но есть и еще одна причина: в болотистых местах обитает множество других мелких млекопитающих, и даже если вы обнаружите тоннель, то никогда не узнаете наверняка, кто его вырыл и кто им пользуется.

Я имел лишь смутное представление обо всем этом, когда отправился в Пенсильванию на арендованном фургоне со спальным мешком и холодильником, доверху забитым дождевыми червями (ими я собирался кормить голодных кротов). Я был в том возрасте, когда сон считается пустой тратой времени, а дрянной фастфуд — нормальной едой. Взял пару сумок с продуктами, резиновые сапоги и какую-то старую одежду, которую не жалко было выбросить. Решил потратиться на карманные фонарики — в туманном ночном лесу одних горящих глаз недостаточно. План был прост: познакомиться с Биллом Макшеем и научиться ловить звездоносов.

Мы встретились в очень красивом месте — среди сочной зелени, у небольшого ручья на фоне лесистых холмов. Я выпрыгнул из фургона и сразу представил, как мы поднимемся на этот холм под журчание ручья, озаряемые льющимся сквозь листву солнечным светом… Билл кратко описал признаки присутствия звездоносов, и я понял, что все будет проще, чем мне казалось.

После вводных инструкций Билл велел мне следовать за ним, но направился вовсе не к живописному холму. Вместо подъема в солнечных лучах меня ждал спуск по склону к грязи и кочкам заболоченной низины недалеко от дороги. Я быстро понял, что ловля кротов не предполагает изящные, как у лесных эльфов, прыжки по камням вдоль чистых горных ручьев. Мы больше напоминали толкиновского Голлума: ползали на коленях по грязи и копались в ней голыми руками в компании личинок и дождевых червей. Я был удивлен, но вовсе не разочарован. Мне было все равно, где вести поиски, — ведь я выполнял важное задание Национального зоопарка.

Я ловил каждое слово Билла, но он был на удивление лаконичен. Он объяснил, как выглядят норы звездоносов, где они их роют, как устанавливать и проверять ловушку Шермана (небольшая металлическая коробка с дверцей на пружине), как часто проверять ловушки (каждые три-четыре часа, днем и ночью) и как их очищать (мыть в реке). Сказал еще, что ловушки довольно дорогие, а их было около сотни. Все казалось вполне выполнимым, ведь он уже давно изучил территорию, нашел ходы и успешно ловил звездоносов. Но тут он сообщил мне шокирующую новость: земля эта принадлежит родственникам его жены, и видеть здесь чужих они не хотят. Так что я должен забрать ловушки и поискать себе другое место. Но как найти это другое место?.. Короче говоря, через полчаса после начала урока меня отправили восвояси — с картой Пенсильвании, полным припасов фургоном и ловушками.

Многие любят вспоминать развилки на своем жизненном пути — как правило, в метафорическом смысле. В моем случае развилки были вовсе не метафорическими: я понятия не имел, какая из дорог приведет меня к таинственному звездоносу. Конечно, это не было вопросом жизни и смерти, но все же я оказался на старте невероятного исследовательского проекта в самом начале моей (вожделенной) карьеры. Все зависело от выбора маршрута.

Не буду даже пытаться описать — да и не очень-то помню — те сотни миль, которые я проехал, одним глазом глядя на дорогу, а другим — на пейзажи за окном. Северная Пенсильвания — это восхитительное сочетание холмов и долин, и в каждую долину стекаются многочисленные ручьи и речушки. Идеальная география для формирования обширных болот, а значит, и для жизни звездоноса. И все же существовало множество преград. Самые перспективные места зачастую оказывались слишком далеко от дороги, а пускаться в долгий пеший поход было неразумно. Более доступные территории непременно были утыканы знаками «Проход запрещен». Ну а идеальные принадлежали национальным паркам, где мое разрешение на отлов не действовало.

Наконец я увидел живописную маленькую долину с безупречным на первый взгляд болотистым ландшафтом. Она находилась недалеко от дороги и всего в паре миль от парка, где я мог ночевать в своем фургоне. Была только одна проблема: земля прилегала к частному коттеджу, а смотрители парка предупредили, чтобы я ни в коем случае не приближался к чужим владениям. Они указали только на один опасный участок, но любая история с упоминанием дробовика глубоко отзывается в душе и заставляет соблюдать особую осторожность. Так что на всякий случай я парковался на другом конце долины и начинал свои поиски оттуда, обходя коттедж по большой дуге.

Долина выглядела многообещающе: обилие нор и многочисленные следы обитания мелких млекопитающих в траве. В некоторых тоннелях я даже заметил наложения разных отпечатков миниатюрных лапок. Весь следующий день я рыл ямы, расставлял ловушки и проверял их. Эти слова описывают мой день так же точно, как слова «пару часов поплавал, покатался на велосипеде и побегал» описывают триатлон.

Интересно стало почти сразу. Каждые несколько часов я находил минимум десяток сработавших ловушек и между делом прошел ускоренный курс по мелким млекопитающим. Каждую ловушку я открывал в ведре, надеясь, что в него выпадет звездонос. Других животных я выпускал на волю. Первым уловом были полевки с большими глазами и острыми резцами. За ними последовала короткохвостая бурозубка с серо-коричневыми зубами и ядовитой слюной. Потом водяные бурозубки — с длинными хвостами и пушистыми лапками-веслами. Я выпустил их у воды и поразился тому, как ловко, по-рыбьи, они скрылись в подводных зарослях на другой стороне ручья. Еще были невероятно крошечные масковые бурозубки весом в несколько граммов, как монетка. Они с невероятной скоростью взбегали по моей руке и исчезали в траве, прежде чем я успевал что-то понять.

Одна из ловушек сильно раскачивалась и была тяжелее прочих (сами по себе они чуть меньше кирпича). Приоткрыв дверцу, я разглядел только яростный комок меха. Я аккуратно опустил ловушку в ведро, открыл ее и отступил. Комок раскрылся и оказался прекрасным созданием с озорной и умной мордочкой. Ту ловушку я установил в заросшем травой месте, поскольку увидел там наполовину съеденный трупик полевки; а это, безусловно, был главный подозреваемый — горностай. Зверек изучил ведро, вскочил на ободок, сделал пару кругов, спрыгнул и скрылся в высокой траве.

И вот наконец это случилось. Я поднял очередную ловушку, приоткрыл дверцу и увидел розовую мясистую звезду. Это было чудо — даже два чуда. Во-первых, я поймал это легендарное животное. Во-вторых, он существовал — этот крот, совершенно не похожий на прочих мелких обитателей болот. Я спешно наполнил пластиковый контейнер влажной землей и листьями, щедро насыпал туда дождевых червей. Потом аккуратно открыл ловушку и замер, наблюдая, как движениями мощных передних лап (словно плывя брассом) звездонос за пару секунд зарылся в землю.

Так все и происходило каждые пару часов, с небольшими вариациями, на протяжении нескольких дней. Правда, был еще один неожиданный подарок. Между проверками ловушек оставалось совсем немного времени, поэтому я решил, что нет смысла каждый раз возвращаться в парк: делать там все равно нечего, кроме как сидеть на лавочке. Весь день я проводил у водоемов, наблюдая и прислушиваясь. Возле одного из них я нашел старую спутанную леску, крючок и другие рыболовные принадлежности, и мне впервые за десять лет удалось порыбачить — надо сказать, весьма успешно. Я устраивался поудобнее на больших мягких кочках и засыпал в лучах солнца, а просыпался от шагов оленя по склону холма. Я наблюдал, как лесные черепахи медленно пробираются через кустарник. Время остановилось, и я больше не думал о рутине; о предметах, которые буду изучать осенью; о курсе, который я согласился преподавать; об изматывающих поездках из зоопарка в университет и обратно по пробкам на кольцевой дороге; о грядущих вступительных экзаменах в магистратуру (и о моих скудных познаниях в ботанике). Я просто жил настоящим в окружении природы.

Примерно за неделю я поймал пять звездоносов — больше, чем ожидал доктор Гульд при наилучшем раскладе. Пора было возвращаться в Вашингтон. Я, как обычно, припарковался у дальнего конца долины, собрал все ловушки, промыл их в ручьях и погрузил снаряжение в фургон.

В последний раз я медленно ехал мимо моей долины, оглядывая ее с совершенно новыми мыслями. Одними и теми же подземными ходами здесь пользуются млекопитающие порядка десяти разных видов. Несомненно, они регулярно пересекаются друг с другом. Что происходит, когда крот встречает землеройку? Или когда встречаются разные виды полевок? Я видел кровавые последствия знакомства полевки с горностаем — но стал бы горностай есть землеройку? (Землеройки, как скунсы, при испуге выделяют секрет с резким запахом.) Окидывая долину прощальным взглядом, полным признательности, я пытался представить царящую здесь социальную иерархию и отношения между хищниками и жертвами. А потом я кое-что заметил. Возле того самого коттеджа был припаркован пикап.

Зайти, познакомиться? У меня были все основания поостеречься. Всегда немного неловко приближаться к незнакомцу на его территории, и тем более странно сначала проезжать мимо по его дороге, а потом оставлять машину и возвращаться обратно через ручей, чтобы оказаться на нормальном для разговора расстоянии (фургон у меня был не полноприводный, так что подъехать прямо к дому я не мог). Мое воображение рисовало и кое-что пострашнее. По меньшей мере один житель этих краев не жаловал незнакомцев, а если вспомнить, что в местных коттеджах обитали сплошь охотники и рыболовы, у этого человека, несомненно, тоже имелось ружье.

1.1. Млекопитающие пенсильванских болот. По часовой стрелке, начиная с верхнего левого изображения: короткохвостая бурозубка, горностай, масковая бурозубка, звездонос в тоннеле, водяная бурозубка и луговая полевка, выбирающаяся из ловушки Шермана

И все же я не мог упустить такую возможность. Я хотел выяснить, смогу ли вернуться сюда, чтобы без опасений исследовать это особенное место. И, раз уж выпал такой случай, я хотел предупредить всех жителей этих уединенных коттеджей (особенно ребят с винтовками), что парень, бродящий с фонариком по ночному лесу, совершенно безобиден. Я притормозил, свернул на грунтовую дорогу и припарковался максимально близко к ручью, отделявшему меня от коттеджа.

Я осторожно перебрался через ручей, стараясь не промочить ботинки, пересек небольшую поляну и предстал перед человеком, выгружавшим из внедорожника рыболовные снасти. По выражению его лица я сразу понял, что кое-чего не учел. Но не того, о чем вы могли бы подумать, а ровно обратного. Я целую неделю жил под открытым небом, спал на склоне холма, не брился и не мылся, на мне были потрепанная одежда и грязные ботинки. За это время я ни разу не смотрелся в зеркало и весь оброс. Я так волновался из-за этого коттеджа, навоображал себе всякого — но теперь именно мой вид был реальным поводом для беспокойства, и тут даже воображения никакого не требовалось. Все это я прочел в широко открытых глазах рыбака.

К счастью, я догадался произнести магическую фразу: «Здравствуйте, я работаю в Национальном зоопарке». Не каждый день такое услышишь — как и то, что зоопарку очень нужны фантастические существа с наростами на морде, которые живут с вами по соседству. Новые вводные превратили меня из сумасшедшего бездомного в переутомленного студента-биолога. Приятнее всего, конечно, было то, что я мог показать хозяину живых «инопланетян» — вот же они, в моем фургоне.

Мужчину звали Кармайн, и познакомиться с ним было правильным решением. Коттедж был рыболовным (и покерным) убежищем Кармайна. Он много знал о местной живности, но никогда не встречал звездоносов и даже не слышал о них. Он считал себя «любителем дикой природы» и поразился тому, что десятилетиями ходил над тоннелями звездоносов, не догадываясь об их существовании. Кармайн был дружелюбен, и ему хотелось побольше разузнать о мелких зверьках, живущих рядом с его коттеджем. Он не только разрешил мне ловить их на его земле, но и предложил останавливаться у него на это время. Эта случайная встреча переросла в долгую дружбу.

Ночь в зоопарке

Мое прибытие в зоопарк с кротами стало одним из самых ярких событий лета, и теперь, когда план сработал, должен признаться, что это событие я слегка срежиссировал. Обратная дорога заняла семь часов, и у меня было время, чтобы заехать домой, переодеться и сменить обувь. Но мне хотелось произвести впечатление. Я был новичком в павильоне мелких млекопитающих и еще не успел вписаться в коллектив. Перед поездкой я несколько недель устанавливал в павильоне клетки для звездоносов, делал записи, изучал процедуры ухода за животными. Все были со мной очень любезны, даже чересчур, но держались отстраненно и формально. И я догадывался почему.

Один из смотрителей как-то спросил, как мне Гарвард. «Гарвард? Я учусь в Мэрилендском университете, недалеко отсюда». И тут он указал на мой блокнот с эмблемой Гарварда на обложке. Я никогда ее не замечал, даже не мог вспомнить, откуда у меня этот блокнот; возможно, из шкафа в захламленной подсобке административного здания зоопарка: мне там выделили небольшой стол под вольером с тиграми (окна тоже были закрыты картоном). В общем, коллеги относились ко мне как к «протеже» из Гарварда и ворчали, что даже волонтером в зоопарке не стать, если ты не из Гарварда. Я посмеялся и ответил: «Да нет, меня не из Гарварда завербовали убирать за кротами». Но все же неприятно было осознавать, что тебя видят чужаком, не готовым пачкать руки.

Я решительно развеял этот миф, явившись в зоопарк со звездоносами, весь в грязи, будто только что из окопа с поля битвы. Конечно, в зоопарки регулярно привозят куда более впечатляющие грузы — львов, тигров или медведей. Но и я получил несколько очков в свою пользу: за успешное ориентирование в лесу, за то, что нашел животных и испачкал руки не зря.

Вскоре я уже чувствовал себя своим — и за ланчем, и на диванчике в холле на первом этаже павильона. Мне страшно повезло: смотрители были влюблены во всех животных без исключения, обладали обширными знаниями, которых не почерпнуть из книг, и рассказывали поразительные истории. Вот, например: «В детстве у меня была гремучая змея, и когда она укусила меня во второй раз, отец отказался везти меня в больницу — сказал, что я должен усвоить этот урок». (Мне показали шрам на кисти, место, где яд разъел мягкую ткань.) Где еще вы услышите что-то подобное? Поразил меня и другой факт: оказывается, смотрителям львов и тигров снятся кошмары об этих хищниках! Я-то думал, что работа с большими кошками и знание их повадок, напротив, придают уверенности. Но несмотря на жутковатые истории из детства и ночные кошмары, все до единого были преданы своему делу — заботе о животных. Именно это нас объединяло. А еще меня предупредили, что если я заведу ядовитую змею (пусть даже у себя дома), то меня сразу уволят.

Затем я впервые пережил воодушевление и разочарование, которые неизменно сопутствуют научным исследованиям. В основе своей идея исследования была проста. Если звездонос способен обнаружить жертву по электрическому полю, нужно сгенерировать такое поле, чтобы обмануть звездоноса. Похоже на игру с котом лазерной указкой: наблюдая за этой игрой, можно заключить, что для обнаружения жертвы коты используют зрение. Более близкий пример — использование электрического поля для того, чтобы заставить акулу атаковать. Самое известное такое исследование провел Адрианус Кальмейн из Калифорнийского университета в Сан-Диего. Веками ученые пытались определить функцию ямок («ампул») на морде акулы, и именно Кальмейн показал, что эти ямки представляют собой рецепторы, которые улавливают электрические поля, исходящие от потенциальной жертвы под водой². Доказал он это, в частности, заставляя акул атаковать «искусственные» электрические поля.

Звучит действительно довольно просто. Проблема в том, что нельзя просто бросить батарейку в воду и наблюдать за реакцией животного: ток будет слишком сильным. Нужно генерировать очень слабые, четко выверенные электрические импульсы — подобные тем, какие исходят в воде от живого существа. Кальмейн достиг в этом совершенства, и он любезно поделился с нами знаниями и оборудованием — самым настоящим «черным ящиком», который мог генерировать нужные электрические поля. Но Кальмейн жил и работал в Сан-Диего, а доктор Гульд был занят своими делами, так что планировать эксперименты, проводить их и фиксировать результаты поручили мне. Поведенческие эксперименты можно было проводить только тогда, когда один из звездоносов в поисках еды выбирался на мелководье аквариума, а происходило это, разумеется, ночью.

Ночь в зоопарке с животными — это ни с чем не сравнимый опыт. В первую ночь я наблюдал за звездоносом из зала для посетителей, пытаясь изучить режим этого животного. Свет в здании автоматически включался и выключался по графику. И вот все погрузилось во тьму, а я остался в коридоре со складным стулом, фонариком и стойким чувством, что за мной наблюдают. Как только ночные млекопитающие привыкли к моему присутствию, здание ожило. Со всех сторон что-то копалось, скреблось, трясло ветками, возилось и периодически кричало (последнее было на счету экзотических обезьян). Это был совершенно уникальный сенсорный опыт.

Ночь набирала обороты, я фиксировал повадки звездоноса, как вдруг началось что-то странное. Повсюду стали раздаваться зловещие щелчки — то в конце коридора, то совсем близко. Дальше хуже. Вглядевшись в темноту коридора, я заметил метнувшуюся прочь тень. Легко стать параноиком в такое время и в таком месте, но спустя некоторое время я сделал действительно неприятные открытия. Щелкающие звуки издавали падавшие с потолка гигантские тараканы, а тень принадлежала огромной крысе, пытавшейся пересечь здание и явно недовольной моим присутствием.

Это был «зоопарк в зоопарке», как его называют смотрители. Приготовление и раздача огромного количества корма для животных — важная часть работы любого зоопарка. Еда привлекает вредителей, но пользоваться ядами и инсектицидами здесь ни в коем случае нельзя. В этой бесконечной битве зоопарки делают все возможное для отлова и локализации бедствия — и всегда проигрывают. Насекомые никогда не казались мне мерзкими, но в ту ночь я сидел на стуле, поджав ноги и опасаясь, что в темноте по моей ноге ненароком пробежит таракан. (Дочитав до седьмой главы, вы узнаете, что тараканам я потом все-таки отомстил.)

После такой разминки бо́льшую часть рабочего времени я проводил в небольшом кабинете в задней части павильона, полностью погрузившись в исследование. Ключевой эксперимент состоял в том, чтобы предоставить звездоносу на выбор два места для поиска добычи: с одной стороны аквариума — с электрическим полем (имитирующим передвижение в воде дождевого червя), а с другой — без. Поле то и дело включалось и отключалось, а я фиксировал результаты на видео. Эксперименты такого типа бывают обманчиво обнадеживающими. Это как подбрасывать монетку: вы можете угадать исход несколько раз подряд и уверовать в свои экстрасенсорные способности, но проверку временем такая удача не пройдет. В случае со звездоносами поначалу все выглядело многообещающе, но чем больше испытаний я проводил, тем очевиднее становилось, что выбор места охоты случаен. Предстояло придумать более хитроумные эксперименты.

Я прочел все работы Кальмейна и выяснил, что под электропроницаемым барьером из желеобразного вещества — агара — можно спрятать настоящую добычу. Кальмейн использовал такой барьер, чтобы не дать акуле почувствовать запах, колебания воды вокруг рыбы или увидеть ее. Но агар не блокирует электрическое поле. Идея заключалась в том, что если акула действительно воспринимает электричество, то она почувствует добычу и атакует. Именно так все и происходило. Акулы пробивали тонкий агар и добирались до жертвы. Результат эксперимента стал главным доказательством того, что акулы обладают электрорецепцией.

Несколько недель я учился строить агаровые барьеры, чтобы прятать в воде дождевых червей, но в итоге никаких признаков восприятия электрического поля звездоносом так и не зафиксировал. Отрицательный результат, однако, имел и положительную сторону: теперь мне еще больше хотелось разгадать тайну звезды и определить ее функцию. Я чувствовал себя детективом, расследующим сложное дело, и уже с совершенно иными чувствами читал научные статьи и книги. Как только у меня возникал вопрос, оказывалось, что какой-нибудь настоящий ученый уже задавался тем же вопросом и зачастую находил на него ответ. Например, мне было интересно, как звезда выглядит под микроскопом, и я обнаружил, что в 1960-е годы некий Дэвид Ван Влек уже рассмотрел отростки под микроскопом и обнаружил на них небольшие куполообразные структуры — органы Эймера⁴. Откуда такое название? Дело в том, что еще в XIX веке их открыл ученый по фамилии Эймер — только у европейского крота⁵. Так что, получается, они есть и у других кротов. Но другие кроты не плавают, а значит, органы Эймера не могут быть электрорецепторами, ведь для распространения тока вокруг животных нужна вода. Я задумался: есть ли на звезде другие рецепторы, помимо органов Эймера? Этот вопрос оставался открытым, и я отложил его на будущее.

Мне не понадобилось много времени, чтобы прочесть всю имеющуюся литературу о разнообразии кротов и об органах чувств у каждого вида. Это оказалось безумно увлекательно. Я делал все то же самое, что и при работе над какой-нибудь скучной курсовой, но только вопросы теперь задавал я сам — и нестерпимо хотел найти ответы. Ощущения были такими, будто я вновь иду вдоль ручья неподалеку от родительского дома, надеясь найти за поворотом какое-нибудь невероятное существо. Это стало для меня настоящим откровением.

Книга, саламандры и семинар

В 1989 году я не мог воспользоваться интернет-поисковиком или зайти на Amazon.com, так что моя детективная работа состояла в методичном прочесывании университетской библиотеки в поисках трудов, посвященных органам чувств у животных. Там я и нашел недавно опубликованную книгу под названием «Электрорецепция» (Electroreception)⁶. Да, к моему удивлению, эта область исследований оказалась настолько широкой, что материала хватило на целую книгу, над которой работала, как говорилось в предисловии, «целая армия» специалистов по разным животным, способным воспринимать электрические поля. Каждая глава была написана ученым или группой ученых, специализирующихся на той или иной теме. Я обнаружил настоящую библию электрорецепции — и обратился в эту религию.

Глава 16 моей новой любимой книги, «Электрорецепция у амфибий», дала толчок новым экспериментам. Я узнал, что среди огромного многообразия существ, обладающих электрорецепцией, есть крупная саламандра, похожая на угря и метко названная двухпалой амфиумой^[4]. Обитает она на юго-востоке США, и не путайте ее, пожалуйста, с трехпалой амфиумой, которая водится там же и у которой тоже есть электрорецепторы. Есть и еще более странное создание — аллеганский скрытожаберник, весьма крупная плоская саламандра, живущая под камнями в ручьях и реках. Ее английское название — hellbender^[5] — претендует на победу в номинации «самое звучное название земноводного».

В книге приводилась подробная таблица, отражающая степень изученности вопроса для каждого из видов, и по ней было легко найти источники, на которые ссылались авторы. Электрорецепторы были обнаружены на коже многих саламандр, а вот как именно они работают, оставалось невыясненным — в таблице стояли вопросительные знаки. Никто не знал, как амфибии используют электрорецепторы! Это было отличное направление для будущих исследований, а значит, и для потенциальной магистерской диссертации. Более того, несколько подходящих саламандр обитали в Смитсоновском зоопарке.

После недолгих уговоров мне дали добро на побочный проект по изучению электрорецепции у амфибий в павильоне рептилий и земноводных. Я начал с аксолотля, поскольку его способность воспринимать электрические поля уже была доказана. И действительно: каждый раз, когда прибор включался, аксолотль атаковал, нападая на источник электрического поля как на добычу. Этот маленький успех придал мне воодушевления подобно живительному эликсиру.

Примерно в это же время в Мэрилендском университете состоялся семинар по эволюции мозга. Его проводил Гленн Норткатт, профессор нейробиологии из Калифорнийского университета в Сан-Диего. Так у меня появился шанс встретиться с авторитетным ученым, который знает о мозге и его эволюции больше, чем кто-либо другой. Я ужасно боялся подойти к нему. Что я скажу? Я шел на встречу, чувствуя себя примерно как на той проселочной дороге в Пенсильвании, когда хотел познакомиться с незнакомцем, способным взяться за дробовик.

Волноваться оказалось не о чем. Стрельбы (то есть блиц-опроса по нейроанатомии) не случилось. Гленн дружелюбно пожал мне руку и стал расспрашивать о работе в зоопарке. Мне только того и надо было! Я достал из рюкзака книгу об электрорецепции, открыл ту самую главу 16 и выпалил: «Не могу поверить, что никто до сих пор не выяснил, как саламандры реагируют на электричество!» И я в красках описал, как аксолотль атаковал электрическое поле. Чего я не знал, так это того, что Гленн и сам изучал аксолотлей у себя в лаборатории. Его заинтересовало мое исследование, а таблицу из главы 16, как мне показалось, он знал наизусть (справедливости ради, он знал наизусть всю книгу). Он одобрил идею изучать электрорецепцию саламандр для магистерской диссертации и даже предложил мне поступать в Калифорнийский университет в Сан-Диего.

Когда профессор ушел на следующую встречу, я закрыл книгу и задумался о планах на будущее. И только тут я заметил на обложке его имя. Редактор серии! Я был в ужасе от своей оплошности. Неудивительно, что он так хорошо знал книгу, которую редактировал. Позже я немного успокоился и решил, что все сложилось неплохо: ведь знай я об этом раньше, я был бы слишком взволнован, чтобы так непринужденно обсуждать с профессором свои идеи.

И последний факт об этой книге. На ее обложке — три имени: Гленн Норткатт (редактор серии), Теодор Баллок и Вальтер Хайлигенберг (редакторы тома). Все трое впоследствии вошли в совет на защите моей магистерской. Гленн Норткатт стал моим научным руководителем. Неизвестно, как сложилась бы моя судьба, если бы кто-то не решил однажды, что книга «Электрорецепция» должна стоять на полке университетской библиотеки.

Калифорнийское звено

Доктор Гульд написал рекомендацию, и меня приняли в Калифорнийский университет на программу по нейробиологии. Это была осень 1990 года. Обычно студенты магистратуры выбирают тему на втором или третьем году обучения, но я уже знал, что моя диссертация будет посвящена электрорецепторам и нейроанатомии земноводных. Правда, не так-то просто оказалось избавиться от мыслей о звездоносе. Можно сказать, что я был привит «антигеном», вызывавшим отсроченный, но системный иммунный ответ. Время шло, а я не мог перестать думать о таинственной звезде и ее функции. Но все же мне предстояло еще кое-чему научиться.

Начало обучения в магистратуре похоже на восхождение на гору. Ты упорно поднимаешься по крутому склону, с каждым шагом заполняя пробелы в знаниях. Узнать надо столько, что думать о самом подъеме некогда, но когда через некоторое время ты останавливаешься на минутку и оглядываешься назад, то где-то вдалеке видишь крошечную парковку и не веришь, что начал настолько издалека. Мы занимались микроскопией, клеточными культурами, препарировали человеческий мозг. Были семинары, лекции, новые друзья, а для расширения горизонтов можно было даже купить компьютер.

Нам предоставляли большу́ю свободу в выборе предметов и лабораторий, что позволяло получить опыт работы с разными методами и оборудованием. Я уже поднаторел в области поведения животных, так что решил заняться чем-то диаметрально противоположным и выбрал микроскопию. В то время существовало два основных метода микроскопических исследований: световая микроскопия и электронная. Световой микроскоп — это то, что вы видите на столе в любой лаборатории, показанной в кино: прибор размером с кофеварку с двумя окулярами и подставкой для предметного стекла с образцом. Для студента-биолога умение смотреть в световой микроскоп все равно что умение водить машину: этому учатся все.

Другое дело — электронная микроскопия. Электронные микроскопы бывают двух типов: просвечивающие и сканирующие (растровые). Эти приборы обычно огромные и располагаются на консолях со множеством ручек и кнопок, а также с отдельным монитором для просмотра изображения (представьте себе уменьшенную версию обзорного экрана на звездолете «Энтерпрайз» из «Звездного пути»). Такой инструмент позволяет проникнуть в мир очень, очень (очень!) маленьких объектов. Обычный световой микроскоп дает увеличение в тысячу раз. Просвечивающий электронный микроскоп — более чем в миллион. Именно этого — абсолютной четкости — я и искал. Я записался на занятия в недавно открывшийся в Калифорнийском университете Национальный центр микроскопии и визуализационных исследований (National Center for Microscopy and Imaging Research). Под просвечивающий электронный микроскоп там было выделено отдельное большое помещение, а выглядел прибор примерно как ракета-носитель «Сатурн-5», извергающая холодный туман и все такое. Техники с удовольствием поддерживали в нас трепет перед этим грандиозным агрегатом, приглушая свет и включая музыку в стиле нью-эйдж — Вангелиса, например, или Tangerine Dream.

Был там и другой электронный микроскоп — сканирующий, мой любимый. Если световой и просвечивающий микроскопы позволяют рассматривать срезы тканей и изучать их внутреннее строение, то сканирующий микроскоп дает невероятно детальное и зачастую очень красивое изображение всей поверхности неповрежденного образца. Вы наверняка видели такие снимки — настоящие произведения искусства, где блохи и муравьи превращаются в монстров, похожих на Годзиллу. А еще этот микроскоп позволяет идентифицировать все виды рецепторов на коже — вкусовых, обонятельных… и даже электрических.

Научившись пользоваться обоими приборами, я начал работать под руководством Гленна над выявлением электрорецепторов, механорецепторов и вкусовых луковиц на коже аксолотля и других видов саламандр. Мне предстояло составить схему расположения этих рецепторов. Профессор, можно сказать, занимался высшей математикой развития и эволюции органов чувств и мозга животных — он искал ответы на важнейшие вопросы: как и когда эволюционировали разные структуры. Я же всего лишь делал первые маленькие шаги к своей диссертации, посвященной электрорецепции у амфибий.

Однако теперь мне было доступно новейшее оборудование для изучения кожи животных и нервных окончаний в ней. И я все чаще стал вспоминать о звездоносе. Есть ли на его звезде что-нибудь похожее на электрорецепторы? А может быть, там есть какая-то другая структура, которая объяснила бы функцию звезды? Очевидное решение — просто взять и проверить. Я не мог ответить на свой вопрос в Смитсоновском зоопарке, а здесь это было делом нескольких дней. Мне нужно было только связаться с Кармайном и отправиться на болота Пенсильвании.

Гленн не спешил одобрить эту авантюру, и его можно было понять. Кроты обитали в двух тысячах миль от Сан-Диего, так что затея не выглядела простой вылазкой в поле. К тому же крота нужно было усыпить мощным анестетиком — таким, который ветеринары используют для эвтаназии. Контроль над барбитуратами очень строгий, так что это было серьезной проблемой. У университетской лаборатории имелась лицензия на их использование, но если препарат найдут у меня в машине на другом конце страны, эта лицензия мне вряд ли поможет. (Я тогда носил длинные волосы и совсем не был похож на респектабельного ученого.) Я убедил Гленна, что проблем не возникнет: буду соблюдать скоростной режим и не стану нарываться на неприятности. Наконец он уступил, но несколько раз повторил очень строго: «Будь крайне осторожен с этим флаконом — если у тебя возникнут неприятности, они начнутся и у меня».

Я был крайне осторожен. Но спустя несколько недель я все-таки оказался в наручниках, а мэрилендский полицейский изучал флакон из лаборатории с самым строго контролируемым препаратом. Вскоре Гленн получил письмо, извещающее об этом событии, и запрос на внесение залога.