Читать книгу "Научное мировоззрение изменит вашу жизнь. Почему мы изучаем Вселенную и как это помогает нам понять самих себя? - Евгений Плисов"

Такие разные глаза

Любое живое существо воспринимает окружающую действительность и реагирует на нее. Бактерии, растения, животные – неважно, любой организм воспринимает пространство вокруг себя на доступном и предпочтительном для него уровне. Прокариоты для этого пользуются хемотаксисом, то есть понимают, где они находятся, благодаря химическим сигналам. Эукариоты постарались расширить диапазоны восприятия, и одним из важнейших приобретений ядерных организмов стала активная реакция на освещенность. Свет ближайшей звезды ласкает наш мир, наполняет его энергией и силой, позволяет большинству наземных продуцентов расти и повышать запасы биомассы на Земле. Животные поступили еще хитрее и научились использовать свет для активного наблюдения за окружающей их действительностью – они изобрели глаза.

Шкала электромагнитных волн. Серая полоска – диапазон видимого света, воспринимаемого человеческим глазом

Мы привыкли воспринимать мир таким, каким видят его наши глаза, но не стоит забывать, что он на самом деле другой.

То, что мы видим, представляет собой от силы 5 % от того, что в реальности можно увидеть. Да, мир объективно такой, какой он есть, только воспринимать его можно исключительно субъективно, основываясь на доступных для вас механизмах познания. И одним из важнейших таких механизмов являются глаза. Каждое животное видит мир по-своему, и не нужно думать, что мы это делаем идеально. Просто так получилось. Все началось во время кембрийского взрыва, эпохи нововведений и телесных открытий. Скорее всего, какой-то хищник вместо того, чтобы пытаться найти добычу с помощью слепого случайного контакта, приобрел на своей поверхности светочувствительные клетки, способные различать свет и тень. Это приспособление уже дает неоспоримые преимущества, поскольку добыча, проплывая мимо, может на краткое мгновение отбросить тень – самое время для рывка. С тех пор началась гонка вооружений, ведь добыча тоже не глупая. Нет особой нужды наращивать панцирь или шипы, когда можно тоже обзавестись глазами и увидеть хищника задолго до того, как он к вам подберется. Возникает первый вопрос – каким таким образом на поверхности животного появились светочувствительные клетки?

Существует множество теорий происхождения глаз: одни из них гласят, что глаза возникали независимо в процессе эволюции около полусотни раз у абсолютно разных представителей животной фауны, другие теории, напротив, утверждают, что глаз появился единожды и затем лишь претерпевал бесчисленные изменения. На правоту первых намекает столь огромное число самых невероятных форм и устройств зрительного аппарата, на правоту других – факт, что формирование глаз почти у всех животных контролируется геном pax6. В любом случае, кто бы в итоге ни владел глазами: кубомедуза, кузнечик или верный пес, – все они получили их от первых предков, придумавших клетки-фоторецепторы.

Глаза любого живого существа видят благодаря белкам опсинам. Они же, в свою очередь, связаны с хромофорами – молекулами, способными поглощать энергию фотонов и менять свою форму, влияя на связанный с ними опсин. Череда таких событий приводит к тому, что генерируется электрический сигнал, который бежит в нервную систему и несет долю информации о внешнем мире. Хотя в мире существует множество разновидностей опсинов, все они связаны друг с другом общностью происхождения. Когда-то у них у всех был общий белок-предшественник, задачей которого являлась регуляция циркадных ритмов. Он даже не реагировал на свет напрямую, а был связан с гормоном мелатонином, отвечающим за циклы сна и бодрствования. Запасы мелатонина разрушались с первыми лучами солнца, и именно это давало сигнал белкам-предкам опсинов на генерацию электрического сигнала о начале нового дня у примитивных животных. Этот механизм имеет один крупный недостаток – он расточительный. Каждый раз вам необходимо пополнять запасы мелатонина лишь для того, чтобы вновь его разрушить на рассвете и проснуться. Поэтому изобретение хромофоров – веществ, которые не разрушаются на свету, а только меняют свою форму, что тоже дает сигнал в цепи, – стало отличной идеей. Белки, принимающие это изменение, также изменились, и появились первые опсины.

Эволюция хрусталика была гораздо более сложной. Большинство линз хрусталиков формируются белками кристаллинами, способными фокусировать проходящий через них свет на фоторецепторах. В принципе кристаллин – не название определенного белка, а целый класс белков, встречающихся у абсолютно разных животных, но в основном выполняющих функцию преломления света. Изначально эти белки выполняли совсем другие функции, например, участвовали в переработке алкоголя или вырабатывались во время стресса, но природа быстро смекнула, что их можно использовать куда более интересно. В итоге из них получились отличные линзы. Не все животные оценили плюсы этих кристаллинов, некоторые и решили пойти своей уникальной дорогой. В частности, хитоны, моллюски, чье тело покрыто крепкими известковыми пластинами, выращивают на своей поверхности крохотные глаза с минеральными линзами. Еще раз, просто вдумайтесь в это: они используют настоящие минеральные линзы из арагонита и смотрят через них на этот мир. А если с линзой что-то происходит, не беда, моллюск вырастит новую, и таких глаз сотни по всему телу.

Часто глаза приводят как пример чего-то, что не способно работать, будучи упрощенным. Это называется «неделимая сложность». Мол, если вы уберете из глаза любой элемент, он станет нефункциональным, а значит, был сконструирован сразу, целиком и полностью. Однако это несусветная глупость. Для каждого животного, у которого есть глаза, они выполняют свою определенную задачу и чаще всего устроены намного проще, нежели у человека или хищной птицы. Морской звезде вовсе не обязательно иметь полноценные в нашем понимании глаза, когда ее задача – лишь поймать тень от ближайшего рифа и спрятаться в укромном местечке, если в этом будет необходимость. Глаза – это инструмент, заточенный под конкретные нужды, и они развивались от простого к сложному, как обычно и происходит в этом мире. Самые простые глаза представляли собой не более чем поверхность из светочувствительных клеток. Такие структуры есть, например, на щупальцах гидр. Это не настоящие глаза, но чувствительность фоторецепторов достаточна, чтобы различать день, ночь, глубину, а еще ловить тень от проплывающей мимо добычи. Если стало темно, то мимо кто-то проплыл, и пора готовить стрекающие клетки (ядовитые гарпуны на ее щупальцах), или наступила ночь, значит, тебя никто не видит и также пора охотиться.

Следующей стадией будет развитие слоя пигментных клеток (экранирующей выстилки), блокирующих часть световых лучей. Это позволяет теперь определять, откуда конкретно падает свет. Не просто факт наличия света, а именно направление, откуда он достиг ваших глаз. После чего можно их углубить, сделать для них ямку. Теперь вы можете двигаться по направлению к источнику света или от него, все зависит от ваших нужд. Такими глазами пользуются личинки многих морских животных. Третий этап предполагает группировку кучек фоторецепторов с пигментной выстилкой в «глазки», направленные в разные стороны. Подобная конструкция дает какое-никакое, но изображение. Появляются размытые зрительные образы, а вы радуетесь настоящим глазам. Как раз такими глазами и обладают морские звезды или кубомедузы. Последним этапом для глаза, который уже очень похож на наш, будет появление хрусталика, проецирующего изображение аккурат на новенькую сетчатку. Поздравляю, вы получили «совершенные» глаза, пройдя через несколько упрощенных этапов, в каждом из которых более примитивные варианты с успехов выполняли поставленные перед ними задачи. Миф о неделимой (или нечленимой) сложности представляет собой лишь пример невежества человека и его нежелание разобраться в вопросе. Как легко заявить, что если я чего-то не понимаю, то такого быть не может и объяснение обязательно лежит в рамках моих знаний или ощущений. Мир сложный и прекрасный, и я не могу понять, почему мысль о его сложности приводит некоторых людей в состояние оцепенения и категоричного отрицания. Неужели приятно жить в суперупрощенной модели, в иллюзии, навязанной или выдуманной, лишь бы не касаться реальности? Не бывает следствия без причины. Все, что мы видим вокруг, есть результат долгого, невообразимо сложного процесса, длящегося миллиарды лет и оставившего отпечатки своих пальчиков. Их легко увидеть, было бы желание и немного пудры.