Глава IV. ФОТОГРАФИРУЕТ ГЛАЗ
Ромео
Ну что ж, поговорим с тобой, мой ангел: День не настал, есть время впереди.
Джульетта
Настал, настал! Нет, милый, уходи! То жаворонок так поет фальшиво, Внося несозвучье и разлад... Слыхала я, что жаворонок с жабой Глазами обменялся: ах, когда бы И голосом он с нею обменялся!
О Шекспире написано много больше, чем написал он сам. Но кого заинтересовала тема, пусть под таким тривиальным названием: «Шекспир — натуралист»? Я не собираюсь углубляться в нее. Это в мою задачу не входит, но и совсем промолчать не могу.Во времена Шекспира сведения об амфибиях были скудны. Знаменитый швейцарец Конрад Геснер в своей пятитомной «Истории животных» говорит о пяти породах лягушек, к которым он причисляет и жаб, и квакш, и жерлянок. Однако Геснер уже описывает, как превращается в лягушку ее «хвостатый зародыш». Геснеру уже известно, где зимуют «водяные лягушки».Во времена Шекспира публикуются кое-какие данные об анатомии лягушки, был впервые нарисован ее полный скелет. И это в основном все. Меж тем из одного-единственного ответа Джульетты ясно: Шекспир был не только знатоком характеров и страстей. Он имел четкое представление, говоря языком современных зоологов, о суточной активности амфибий и птиц. Шекспир знал, что жабы поют всегда вечером. Вот почему Джульетта хотела бы услышать голос жабы, а не жаворонка. Знал Шекспир и легенды о животных. Одной из них он воспользовался: люди давно обратили внимание на то, что у жаб большие красивые глаза, и нашли этому объяснение. Жаворонок вручил жабе свои прекрасные глаза в обмен на ее маленькие тусклые глазки.Однако ни Шекспир, ни другие поэты не отдали должного глазам амфибий и не воспели их, а герои и героини прозаиков обычно ограничиваются предложением, далеко не ласкающим слух: «Что ты выпучил (а) глаза, как лягушка?» Глаза лягушки широко открыты, почти всегда неподвижны, смотрят на мир бесстрастно. Это правда. Но правда и то, что они лучистые, золотисто-желтые. А глаза обыкновенных квакш и филломедуз просто привораживают. Они грустны, таинственны.У филломедуз глаза огромны, у лягушек и жаб они поменьше, но все же достаточно велики. Вес глаза у них в одну и семь десятых и даже в два и три десятых раза больше веса мозга: жизнь лягушек и жаб сильно зависит от информации, поставляемой органом зрения. А чтобы он всегда был в рабочем состоянии и не дай бог не подсох, существуют два века. Но этим никого не удивишь. А третьим веком? Третье веко, или мигательная перепонка, при необходимости закрывает глаза. Однако откроет их лягушка — и тут выясняется, что занимают они самую выгодную позицию: голова и тело в наименьшей степени заслоняют поле зрения. Прудовая и травяная лягушки не видят только небольшую часть поверхности земли перед собой и около своего тела. У серой жабы «слепой сектор» сдвинут назад.Если внимательно посмотреть на какой-нибудь глаз лягушки, а потом получить возможность заглянуть внутрь его, уже трудно отделаться от ощущения, что ее глаз, как и глаз человека, поразительно схож с фотоаппаратом. У глаза есть затвор — веки, диафрагма — радужная оболочка, линза объектива — хрусталик, фотопленка — сетчатка. Мало света — диафрагма расширяет отверстие: зрачок. Много света — зрачок сужен.Сужаются и расширяются самые разные зрачки. У настоящих лягушек зрачок вытянут по горизонтали, у жаб он скорее вертикальный, а у жерлянок и квакш — трех- и даже четырехугольный. Нестандартный у лягушек и хрусталик: он пропускает лучи света, не видимого для человека — ультрафиолетового. Лягушки видят этот свет. А когда ультрафиолетовые лучи доходят до глаз американского тритона из рода тариха, хрусталики у него начинают светиться.Будь то лягушка, кошка или человек, изображение объектов внешнего мира у всех них фокусируется на сетчатке. Сетчатка, как и фотопленка, состоит из зерен, но вместо кристалликов бромистого серебра, заключенных в желатину, зерно в сетчатке образуют фоторецепторы, нервные клетки, которые похожи на палочки и колбочки. Палочки — зерна черно-белой пленки, колбочки — зерна цветной фотопленки.В сетчатке находятся не одни палочки с колбочками. Сетчатка— это аванпост мозга. Поэтому свет, попав в глаз, должен пройти еще через два слоя нервных клеток — прозрачных. Никак не действуя на них, он возбуждает палочки с колбочками. Они сразу посылают сигналы обратно, к другим нервным клеткам. От самых последних из них, которые называют ганглиозными, информация по зрительному нерву идет в мозг.Но что фотографирует лягушачий глаз? Какая «картина» передается по зрительному нерву и насколько сходна она с изображением на сетчатке? Или иначе: «Что сообщает глаз лягушки мозгу лягушки»? Этот вопрос и стал заголовком статьи сотрудников лаборатории электроники и отдела биологии Массачусетского технологического института Дж. Леттвина, Г. Maтураны, У. Мак-Каллока и У. Питтса. Статья появилась в 1959 году. Чтобы ответить на вопрос, вынесенный в заголовок, пришлось вживить в зрительный нерв леопардовой лягушки электроды и установить перед ее глазом полушарие, посеребренное внутри. Перемещая большой магнит по его наружной стороне, исследователи заставляли передвигаться тускло-черные диски, полоски, квадраты с прикрепленными к ним маленькими магнитами по внутренней стороне. И эти предметы попадали в поле зрения лягушки.Опыты закончились открытием. Ганглиозные клетки сетчатки лягушки оказались детекторами, в переводе с латинского — обнаруживающими. Они узнавали предметы по очень простым признакам. Каждая клетка занималась своим конкретным делом, никогда не вмешивалась в дела других, а всего этих дел у клеток было четыре. Клетки распределялись по сетчатке равномерно, на любом ее участке можно было найти каждый из четырех детекторов. Но на чем сосредоточивались они? Что за дела были у них?Детекторы длительно сохраняющегося контраста интересовались более светлыми или более темными, чем фон, краями предметов, которые, войдя в поле зрения, останавливались в нем.Детекторы выпуклого края реагировали всегда на мелкие, ни в коем случае не стоящие на месте предметы с выпуклым краем.Для детекторов движущегося края важен был любой различимый край перемещающегося предмета. Увеличивалась его скорость — сильнее возбуждались они.Задача детекторов затемнения поля — не упустить внезапное уменьшение освещенности, и реакция их максимальна, когда интенсивность света снижается.Другими словами, сетчатка лягушки, вместо того чтобы передавать в мозг информацию о поточечном распределении света и тени в рассматриваемом образе, анализирует этот образ в каждой точке в поисках четырех различных признаков, и в мозг поступает основательно переработанная информация.Однажды леопардовой лягушке показали большую цветную фотографию того места, где она прежде жила. Куда бы ни перемещали фотографию, детекторы выпуклого края ее сетчатки были индифферентны к этому. Но вот на фоне картинки появился маленький предмет, размером с муху, вдобавок предмет двигался. Детекторы мгновенно сообщили об этом мозгу. Эти детекторы получили второе название — «детекторы мух». Но эксперимент экспериментом, а жизнь есть жизнь. Как же ведут себя лягушки, оснащенные столь совершенной «техникой»? Исследования показали: ловля добычи самым непосредственным образом зависит от сигналов, посылаемых детекторами мух. Что касается остальных детекторов, то связь между ними и поведением, вероятнее всего, такая. Скрыться от врага лягушке помогают детекторы движущегося края, найти убежище — детекторы затемнения поля, обойти препятствия — детекторы длительно сохраняющегося контраста.И приговор был окончательно подписан. Лягушка действует, как живая катапульта. Лягушка — зрительный автомат. Это убеждение укоренилось в умах.Первым поколебал его американский ученый Д. Ингл. А вскоре последовали работы сотрудников Института эволюционной морфологии и экологии животных — Елены Игоревны Киселевой, Юрия Борисовича Мантейфеля, Владимира Анатольевича Бастакова. Все они приходят к заключению: да, с сетчатки лягушки в ее мозг поступает качественная информация. Однако лягушка, разбираясь кто перед ней: добыча или враг, ведет себя не так, как полагалось бы. Она определяет размеры врага и добычи по «линейке», причем учитывает расстояние до них. А это не по силам никаким детекторам. Детекторы меряют объекты по углам, которые они образуют.Серия экспериментов, проведенных Владимиром Анатольевичем Бастаковым позже, дала и вовсе неожиданный результат. Лягушка никогда не делает ошибок, если видит добычу и врага там, где живет. Кусты, трава, кочки, другие выступы на земле составляют все вместе неподвижный фон. Такой фон позволяет лягушке, как и человеку, как и самым разным зверям, правильно оценить глубину пространства и узнать истинные размеры добычи или врага независимо от расстояния до них. А определяя размеры, она полагается на те же критерии, что и млекопитающие.Лягушку надо было реабилитировать. Она воспринимает мир, окружающий ее, гораздо сложнее, чем это казалось раньше. Поведение ее — итог работы не одних детекторов. А у серой жабы вообще не существует детекторов мух в сетчатке. Важна для жабы информация или нет — решается в двух разных отделах мозга. Бегство от хищника контролируется одним из них, а захват добычи — другим, как раз в нем и были обнаружены нервные клетки, которые реагируют на «червей». Нервные клетки этих двух отделов мозга ответственны за анализ очертаний добычи и хищника.Чем точнее информация, чем больше сведений получает животное, тем выигрышнее его положение. Кошачий глаз делает снимки всегда на черно-белой фотопленке. Такой же пленкой пользуются коровы, быки, немало разных животных, и они нисколько от этого не страдают. Однако цветовое зрение дает шанс увеличить приток сведений. И этим шансом воспользовались многие. Жерлянка ни в чем не уступает настоящим лягушкам: прудовой и леопардовой, она видит все основные цвета. Дискоязычная лягушка не воспринимает желтый цвет, японская веслоногая лягушка и глазчатый свистун — оранжевый, желтый и желто-зеленый. Американская рогатка хорошо видит только красный и синий цвета. А саламандре и в сумерки не составляет труда узреть полоски всех цветов, но для обыкновенного тритона это недостижимый результат. Ему доступны лишь красные, сине-зеленые и синие полоски.Когда света становится все меньше и меньше, хвостатые и бесхвостые амфибии реагируют на это одинаково. Они перестают видеть разные цвета постепенно. Сначала не отличают от серого цвета желтый и зеленый, потом — красный и сине-зеленый и в последнюю очередь — синий цвет.Для бесхвостых амфибий синий цвет — самый любимый. Из ста двадцати семи видов, участвовавших в эксперименте, сто семь неизменно выбирали синий. Любовь эта зиждется на голом расчете. Из камеры, в которую сажали амфибий, лучше всего выпрыгивать в синее окошко: там вода, в которой отражается небо, а если не вода, тогда охотничий участок на открытом пространстве. Такое существует предположение.Серая жаба, сидящая не в камере, не менее расчетлива. Начнут показывать ей сбоку цветные модели добычи, она особенно часто поворачивается, увидев желтую модель. Старательно хватает жаба и красную бумажку — «дождевого червя». Различают приманки по цвету саламандры, гребенчатые тритоны, травяные лягушки.Два прекрасно видящих глаза — хорошо, но четыре — еще лучше. Именно так получается у амфибий.Оба их вторых глаза не предназначены для всеобщего обозрения. Однако если захотеть, то на лбу лягушки или жабы, между верхними веками, можно углядеть светлое пятно: оно без пигмента. Это и есть третий глаз, спрятанный в коже. Четвертый глаз расположился недалеко от третьего, но глубже, над мозгом. Официальное его название — «эпифиз», «шишковидная железа». От третьего глаза идет к нему нерв, а сам он устанавливает связь с мозгом. В центре и четвертог