Необъятный мир: Как животные ощущают скрытую от нас реальность - Эд Йонг

начинает неприятно холодить руку. Температура тела суслика, которая летом составляет +37 ℃, сейчас балансирует в районе +4 ℃, как у любого неодушевленного предмета в этом помещении. Из-за этого предмет на моей ладони тоже производит жутковатое впечатление неодушевленного: нет тепла, нет и жизни. Только по лапам видно, что жизнь все-таки теплится: они по-прежнему розовые из-за крови в сосудах, и если сжать любую из них, она дернется, хотя и неторопливо, как в замедленной съемке. Но долго держать суслика на ладони нельзя, от тепла моей руки он может проснуться. Я укладываю его обратно в его импровизированное логово и выхожу из помещения. Снаружи меня ждет заведующая лабораторией Елена Грачева.

– Ну что, как вам? – интересуется она.

– До мурашек, – поеживаюсь я.

Грачева изучает тепло и то, как животные его распознают. Поначалу она занималась летучими мышами – вампирами и гремучими змеями (о них мы еще поговорим), но некоторое время назад переключилась на создания гораздо более симпатичные – тринадцатиполосных сусликов, обладающих поразительной способностью выдерживать низкие температуры. «Если поместить меня в холодное помещение, у меня все начнет болеть и ныть, а затем наступит гипотермия, – объясняет моя собеседница. – Скорее всего, выживу я в таких условиях не дольше суток». А вот тринадцатиполосный суслик способен прожить при температуре от +2 °c до +7 ℃ полгода{332}. Его близкий родственник арктический суслик может еще и не такое – он выдерживает в спячку и минусовые температуры (до –2,9 ℃). Эти чудеса выносливости обусловлены одной важной способностью, которую часто упускают из виду: суслика холод вполне устраивает.

Ванесса Матос-Круз, работавшая с Еленой Грачевой, подтвердила это предположение, помещая сусликов на две нагреваемые панели{333}. Если одну нагреть до 30 ℃, а другую до 20 ℃, какую предпочтет суслик? Крысы, мыши и люди почти всегда выбирают первую, поскольку для них 30 ℃ – это приятное ощущение тепла (вспомните негу теплых полов). Но тринадцатиполосных сусликов 20 ℃ радуют ничуть не меньше, чем 30 ℃. К 30 ℃ они склоняются, только когда температура второй панели опускается ниже 10 ℃. Крысы и мыши с такой панели сбегают сразу, для них она мучительно ледяная, суслики же будут спокойно сидеть на ней, даже если ее температура снизится до 0 ℃.

Без этой способности легко переносить низкие температуры суслики не смогли бы зимовать. Их организм делал бы то же самое, что и наш, когда мы мерзнем во сне: начинал бы жечь жир, чтобы выработать тепло, а если это не помогает, автоматически просыпался бы. Для нас это спасение. Для суслика посреди зимы это гибель. Спячка ему необходима, и чтобы ее обеспечить, нужно соответствующим образом настроить все сенсорные системы. Это не значит, что сусликам холод нипочем. Просто у них другое представление о том, что такое холод, – другой нижний температурный порог, за которым организм перестает справляться и чувства начинают бить тревогу.

Температура имеет огромное влияние на все живое. Если она слишком низка, скорость химических реакций замедляется до бесполезно черепашьей. Если она слишком высока, белки и другие жизненно важные молекулы теряют структуру и распадаются. Из-за этого для большинства форм жизни на Земле существует некий диапазон температур «в самый раз». Границы этого диапазона могут варьироваться, но сам он есть обязательно, и поэтому любое животное, обладающее нервной системой, обладает способностью ощущать температуру и реагировать на нее{334}.

Животные используют самые разнообразные температурные детекторы, из которых сейчас лучше всего изучена группа белков под названием «TRP-каналы» (Transient receptor potential channels, «каналы переменного рецепторного потенциала»){335}. Они расположены по всему организму на поверхности сенсорных нейронов и функционируют как крохотные воротца, открывающиеся при достижении нужной температуры. В этот момент ионы устремляются в нейрон, электрический сигнал передается к мозгу, и мы ощущаем тепло или холод. Какие-то TRP-каналы настроены на высокие температуры, какие-то на низкие. (Холод – это не просто отсутствие тепла, это отдельное, совершенно самостоятельное ощущение[108].) Кроме того, разные TRP-каналы ориентированы на температуры разной степени экстремальности: одни работают в безобидном умеренном диапазоне, другие срабатывают, зафиксировав опасные и болезненные крайности. Реагируют они и на определенные химические вещества, вызывающие ощущение жара или холода. Жгучий перец жжется, поскольку содержащийся в нем капсаицин включает TRPV1 – TRP-канал, распознающий болезненно высокие температуры[109]. Мята холодит за счет ментола, активирующего детектор холода под названием TRPM8.

Такие детекторы обнаруживаются у всех животных, но у каждого вида они представлены в уникальной, слегка отличающейся от других версии, приспособленной к особенностям именно этого организма и его образа жизни. Теплокровные животные обогревают себя сами, поэтому их версия детектора холода TRPM8 бьет тревогу, если температура тела опускается ниже границы узкого, комфортного для них диапазона. У крысы эта граница проходит на отметке 24 ℃{336}. У курицы, у которой обычная температура тела чуть выше, TRPM8 настроен на 29 ℃. Холоднокровные животные, наоборот, получают тепло из окружающей среды, поэтому температура тела у них колеблется в довольно широком диапазоне. Соответственно и TRPM8 у них, как правило, настроен на гораздо более низкое значение – 14 ℃ у лягушек, например. У рыб TRPM8, судя по всему, нет вообще, и большинство из них спокойно переносят температуры, близкие к минусовым{337}. Даже если они чувствуют боль, понятия «лютая стужа» и «обжигающий холод» им, видимо, незнакомы. У отдельных представителей человеческого рода температурные предпочтения тоже различаются, но в масштабах всего царства животных эти вариации гораздо шире.

А что там у сусликов? Матос-Круз обнаружила, что их версия TRPM8 очень похожа на имеющуюся у других теплокровных грызунов, однако из-за нескольких мутаций у нее сильно снижена чувствительность{338}. На ментол она реагирует, а вот на низкие температуры – вплоть до 10 ℃ – почти нет. Это отчасти объясняет, как сусликам удается благополучно зимовать в условиях, которые нам бы показались невыносимыми[110].

Подстраивается под потребности своих обладателей (прежде всего под температуру их тела) и белок TRPV1, который распознает болезненный жар{339}. У курицы он активируется при +45 ℃, у мышей и человека – при +42 ℃, у лягушки – при +38 ℃, а у данио-рерио – при +33 ℃ (детектор холода этим рыбкам, наверное, ни к чему, зато им явно пригождается детектор тепла). У каждого вида свое понятие о том, что такое горячо. Наша обычная температура будет пыткой для данио-рерио. Температуру, которая мыши покажется пеклом, курица даже не почувствует. Однако есть среди животных два вида, перещеголявших и курицу, – это обладатели наименее чувствительных версий TRPV1 из исследованных на данный момент, что позволяет им выдерживать жар, который другие живые существа терпеть не в состоянии. Один из них, как и следовало ожидать, – корабль пустыни, верблюд-бактриан. А вот второй – надо же! кто бы мог подумать! барабанная дробь… – тринадцатиполосный суслик! Скромный грызун, которого я держал на ладони, выдерживает не только температуру, близкую к минусовой, но и зашкаливающий жар. В экспериментах с нагреваемыми панелями у Грачевой суслики перескакивали на более прохладную, только если та, на которой они сидели, раскалялась до 55 ℃{340}. Неудивительно, что они в изобилии водятся по всей территории США, от Миннесоты на севере до Техаса на юге. Их температурными детекторами обусловлены их ареал, сезон их активности и многое другое. Задавая диапазон температур, которые животное может ощущать и выносить, корректируя его личные пределы горячего и холодного, эти белки определяют, где, когда и как будут жить их обладатели.

А кто-то живет в крайне экстремальных условиях. Обитающие в Сахаре муравьи-бегунки Cataglyphis bombycina кормятся при полуденном зное, когда температура песка величайшей пустыни нашей планеты достигает 53 ℃{341}. Аналогичные температуры какое-то время выдерживает и помпейский червь, живущий около выходов подводных вулканов – «черных курильщиков». Хионея, или зимний комар, сохраняет активность при –6 ℃, ледяной червь мезенхитреус водится в ледниках; оба они погибнут, если подержать их в руке{342}. Изучая этих так называемых экстремофилов, исследователи интересуются прежде всего их адаптивными особенностями – такими как теплоотводящие щетинки на теле или самопальный антифриз в крови. Но что толку от этих приспособлений, если сирены сенсорной системы организма будут постоянно вопить, включая ощущение боли (или ноцицепции)? Хотите жить в Сахаре – или на дне океана, или на леднике – перестраивайте чувства так, чтобы такая жизнь им нравилась.

Казалось бы, вполне логичный подход,