Чувства животных и человека - Милн Лорус Джонсон. Страница 46
То, что человеческий организм обладает внутренним метрономом такого рода, гораздо менее удивительно, чем если бы у нас его не было. В сущности, у каждого вида животных есть своя система отсчета времени, нечто вроде персонального хронометра, по которому он живет. Многие из этих живых часов с удивительной точностью продолжают идти в течение нескольких дней или даже недель после того, как животных помещают в лабораторные условия, отличающиеся исключительным постоянством во всем, что только можно предусмотреть. Постоянными могут быть интенсивность света, уровень шумов, влажность, атмосферное давление и ассортимент пищи. Изменения температуры имеют меньшее значение, потому что почти все живые часы прекрасно приспособлены к таким медленным изменениям в диапазоне примерно от точки замерзания до температуры чуть выше той, какую имеет кровь человека.
Все часовые механизмы у живых существ должны иметь химическую основу. Конечно, для этого не требуется сложной нервной системы, так как растения и одноклеточные организмы тоже обладают способностью чувствовать время. До сих пор, однако, тщательнее всего изучали животных, пытаясь найти у них неуловимый внутренний хронометр.
Маленькая фруктовая муха Drosophila, которая очень легко проникает в дом сквозь густую оконную сетку и кружит над столом со спелыми фруктами, обычно достигает зрелости примерно за час до рассвета. Это происходит даже в том случае, если поместить личинку в полную темноту на следующий же день после ее появления и держать там 3–4 дня, пока она не превратится в куколку, а затем еще 4–5 дней, пока ткани питающейся дрожжами личинки не преобразуются в тело крылатой взрослой особи. Появление на свет этой маленькой мушки перед самым восходом солнца позволяет ей воспользоваться периодом наибольшей относительной влажности за целые сутки. Мягкотелая муха может полностью развиться в насекомое уменьшенного размера и ее водонепроницаемый внешний покров затвердеет до того, как сухой воздух отнимет у нее минимальный запас влаги.
Если на все время созревания оставить яйца фруктовой мухи в полной темноте, то куколка превратится во взрослую муху не обязательно перед рассветом. Чтобы «завести» свои часы, личинка куколки должна получить по крайней мере одну короткую вспышку света, символизирующую рассвет, более чем за два дня до того, как она из куколки превратится в зрелое насекомое. Обычно эта муха изо дня в день корректирует свой часовой механизм по отношению ко времени рассвета. Но при необходимости муха будет развиваться в темноте без всякой временной коррекции с того момента, когда она впервые завела свои часы, и до тех пор, пока куколка полностью не подготовится к превращению во взрослую муху; затем она будет ждать, пока внутренние часы не подскажут ей, когда наступит определенный час суток, необходимый для окончательного превращения.
Подобные внутренние часы, которые идут по солнечному времени, явно влияют на режим питания многих животных. Тараканы, живущие в темных складах, придерживаются определенного расписания в еде. Москиты в экваториальной Африке кусаются тоже по шкале времени, часто всего лишь полчаса в сутки; в зависимости от вида москиты могут кусаться в поздние сумерки, в полночь или рано утром. Рабочие пчелы спокойно отдыхают в темном улье, пока не наступит час, когда раскрываются их любимые цветы с новым запасом нектара; тогда насекомые улетают собирать сладкий сок. В течение всего лета они приспосабливают свои внутренние часы ко времени, когда раскрываются цветы у определенных растений.
Время приема пищи важно для нас в связи с суточным циклом внутренних часов. Если полететь скоростным самолетом на запад или на восток, то мы окажемся в тех местах, где полдень наступает раньше или позже привычного для нас времени. Прежде чем сесть в направляющийся на запад реактивный самолет, пассажир может перекусить в Нью-Йорке, позавтракать на борту самолета, а по прибытии на западное побережье застанет там людей, которые только собираются завтракать и приглашают его присоединиться к ним в тот час, когда его желудок «требует» ленча. Часы пробуждения и отхода ко сну также смещаются, отклоняясь от привычного расписания, которому он следовал. Обычно путешественнику требуется несколько дней, чтобы переставить свои внутренние часы на новое расписание. Воспользовавшись более медленным транспортом, мы могли бы приспособиться к новому часовому поясу гораздо незаметнее, так как время еды и сна ежедневно сдвигалось бы вперед или назад только на час или два и поэтому не выходило бы за пределы обычных отклонений от жизненных привычек.
Известным утешением нам может служить то, что внутренние часы у животных, по данным науки, тоже расходятся с местным временем, когда этих животных быстро перевозят на запад или восток. На скоростном самолете перевезли парижских пчел в Нью-Йорк, а нью-йоркских в Париж, чтобы проверить, переставят ли насекомые, находящиеся в темных контейнерах, свои часовые механизмы. Однако парижские пчелы продолжали жить в Нью-Йорке по парижскому времени, а нью-йоркские в Париже по нью-йоркскому до тех пор, пока новые раздражители не заставили их перестроиться в соответствии с необычным распорядком сна и приема пищи.
У одного вида насекомых — таракана — недавно обнаружили, где находятся его внутренние часы: это четыре особых клеточки, расположенные под крохотным мозгом. Посредством тонкой хирургической операции эти клетки можно извлечь и пересадить другому таракану, не нарушая часового механизма. В качестве донора можно взять обыкновенного таракана, часовые клетки которого призывают его к действию от 6 вечера до 6 утра, когда на складе выключен свет. Герой дона Маркиза Арчи был как раз таким насекомым. Реципиентом такого трансплантата мог бы стать лабораторный таракан, часы которого приспособились к жизни в таком месте, где ночью лампочки ярко горят, тормозя его активность, а днем, с 6 утра до 6 вечера, шторы спущены и имеется пища. После такой операции лабораторный таракан с часовыми клетками обыкновенного таракана в течение всего дня будет где-нибудь скрываться, а с 6 вечера начнет проявлять активность, даже если он все время будет находиться в полной темноте или при ровном тусклом освещении.
Ручные или стенные часы у человека отрегулированы таким образом, что делят точно на 24 часа время между двумя последовательными пересечениями Солнцем одной и той же воображаемой плоскости, проходящей через Северный и Южный полюса. Если вместо Солнца использовать в качестве ориентира какую-нибудь более отдаленную звезду, то повторное пересечение меридиана будет происходить на 235,91 секунды раньше, чем измеренное по солнечным часам. Можно приспособить хронометры к этому чуть более быстрому расписанию, и они будут показывать звездное время. За 3651/4 солнечных суток — то время, пока Земля совершает оборот вокруг Солнца, — сумма интервалов в 235,91 секунды составит один целый солнечный день — один поворот Земли, совершенный при движении планеты по своей орбите.
Астрономы считают важным звездное время, так как оно помогает им точно нацеливать телескопы, несмотря на движение вращающейся Земли. Однако только недавно было обнаружено, что у некоторых животных есть внутренние часы с циклом в 23 часа 54 минуты 4,09 секунды, если измерять его по нашим обыкновенным наручным и стенным часам. Птицы, которые совершают перелеты по ночам, руководствуясь в пути звездными ориентирами, по-видимому, обладают этим внутренним ритмом и могут применять его при миграциях. Подобное использование сигналов о положении Солнца кажется настолько удивительным, что эти сигналы рассматриваются как часть более сложного чувства направления.
Для очень многих видов животных, как и для человека, проживающего в каком-нибудь прибрежном населенном пункте, самым естественным кажется вопрос: «Когда будет следующий прилив?» Сегодня мы отлично знаем, что воды океана набегают на берег в виде приливных волн под влиянием гравитационного притяжения Луны и Солнца. Но подобно тому как Луна вращается вокруг Земли, Земля вращается и движется по орбите вокруг Солнца. Движения воды определяются очертаниями материков и начинаются с некоторым запозданием — в зависимости от места. В любой точке побережья промежуток между приливами составляет примерно 123/4 часа, а где-то приблизительно в середине этого интервала происходит отлив. Гораздо легче составить целый ряд таблиц, чем сконструировать часы, которые бы учитывали все переменные и предсказывали бы расписание приливов, которое необходимо знать и охотникам за панцирными моллюсками, и самим устрицам.