Готовый перевод RICHARD DAWKINS --The Ancestor's Tale / РИЧАРД ДОКИНЗ -- Рассказ Предка: The Duckbill''s Tale / Рассказ Утконоса

Рассказ Утконоса

Древнее латинское название утконоса – Ornithorhynchus paradoxus (парадоксальный птицеклюв).

Когда его впервые обнаружили, он казался настолько причудливым, что экземпляр, посланный в музей, сочли подделкой: частями млекопитающего и птицы, сшитыми вместе.

Другие задались вопросом, может быть у Бога был неблагоприятный день, когда он создавал утконоса.

Найдя некоторые запчасти, оставшиеся на полу мастерской, он решил их не выбрасывать, а соединить.

Более коварно (потому что они не шутят) некоторые зоологи списывают однопроходных как "примитивных", словно оставаться примитивными было их штатным образом жизни.

Подвергнуть это сомнению – цель "Рассказа Утконоса".

После Сопредка 15 у утконоса было ровно столько же времени, чтобы эволюционировать, как и у остальных млекопитающих.

Нет никаких оснований полагать, что любая группа должна быть более примитивной, чем другая (примитивный, напомню, в точности означает "напоминающий предка").

Однопроходные могли бы быть более примитивными, чем мы, в некоторых аспектах, таких как откладывание яиц.

Но нет совсем никаких оснований считать, что примитивность в одном аспекте должна обуславливать примитивность в другом.

Нет никакого вещества, называемого "отличительный признак древности", которое проникает в кровь и впитывается в кости.

Примитивная кость – та, которая не сильно изменилась в течение долгого времени.

Не существует правила, которое говорило бы, что соседняя кость также должна быть примитивной, и даже слабого основания для предположения в этом направлении – по крайней мере, если нет дополнительных аргументов.

Нет лучшей иллюстрации, чем сам утиный нос, давший им свое название.

Он значительно эволюционировал, даже если другие части утконоса изменились не так сильно.

Клюв утконоса кажется комическим, его схожесть с клювом утки делает его более нелепым благодаря относительно большим размерам, а также потому, что у утиного клюва есть определенная внутренняя смехотворность, возможно, заимствованная у Дональда.

Но юмор несправедлив к этому поразительному приспособлению.

Если Вы хотите мыслить на языке несовместимых трансплантатов, забудьте все об утках.

Более сильная аналогия – специальная носовая часть, пересаженная на самолет-разведчик "Нимрод".

Американский эквивалент – AWACS, более знакомый, но менее подходящий для моей аналогии, "трансплантат" на AWACS находится на верху фюзеляжа, а не спереди, как клюв.

Дело в том, что клюв утконоса – не просто пара челюстей для еды и питья, как у утки.

Для этого он также используется, хотя он и эластичный, а не роговой, как клюв утки.

Но намного более интересно, что клюв утконоса – устройство разведки, орган AWACSа.

Утконосы охотятся на ракообразных, личинок насекомых и других маленьких существ в тине на дне ручьев.

Глаза не помогают в мутной воде, и утконосы во время охоты держат их плотно закрытыми.

Не только глаза, они также закрывают свои ноздри и уши.

Не видя добычу, не слыша добычу, не чувствуя никакого запаха добычи: все же они находят добычу с большой эффективностью, ловя половину своего собственного веса в день.

Если бы Вы скептически исследовали того, кто утверждает, что обладает "шестым чувством", как бы Вы поступили? Вы завязали бы ему глаза, закрыли ему уши и ноздри, а затем поставили бы ему некоторую задачу сенсорного восприятия.

Утконосы выходят из положения по-своему, чтобы сделать для вас этот эксперимент.

Они выключают три чувства, которые важны для нас (и, возможно, для них на суше), как будто сконцентрировав все свое внимание на каком-то другом чувстве.

И ключ к разгадке кроется в одной дополнительной особенности их охотничьего поведения.

Они раскачивают клюв движениями, называемыми саккада, из стороны в сторону, так же, как они плавают.

Это похоже на сканирование тарелкой радара...

Прозорливым было одно из первых научных описаний утконоса в публикации сэра Эверарда Хоума (Sir Everard Home) в Философских трудах Королевского Общества за 1802 год.

Он заметил, что ветвь тройничного нерва, иннервирующая лицо, необычно велика.

Это обстоятельство наводит нас на мысль, что чувствительность различных участков клюва очень велика, и поэтому он выполняет функции руки и способен хорошо улавливать различия в ощущениях.

Сэр Эверард не знал о нем и половины.

Об этом говорит упоминание руки.

Великий канадский невролог Уайлдер Пенфилд (Wilder Penfield) опубликовал знаменитое изображение человеческого мозга вместе с диаграммой, показывающей пропорции, отведенные различным частям тела.

Вот карта участка мозга, обеспечивающего управление мышцами в различных частях тела, с одной стороны.

Пенфилд сделал похожую карту для участка мозга, отвечающего за осязание в различных частях тела.

Удивительно то, что на обеих картах огромный выступ отдан руке.

Лицо выделяется также, особенно участки, управляющие движениями челюсти при жевании и речи.

Но именно рука по-настоящему обращает на себя внимание, когда Вы видите "гомункула" Пенфилда.

На следующей странице то же самое представлено в другом виде.

Этот гротеск искажает тело пропорционально долям мозга, обслуживающим его различные части.

Это еще раз показывает, что в человеческом мозге очень значимая доля отдана рукам.

О чем это говорит? Мой "Рассказ Утконоса" обязан выдающемуся австралийскому нейробиологу Джеку Петтигрю (Jack Pettigrew) и его коллегам, включая Пола Мангера (Paul Manger), и одна из интереснейших вещей, которую они сделали, это препарировали "утконосункула", утконосовый аналог гомункула Пенфилда.

Прежде всего скажем, что это было сделано намного более тщательно, чем в случае с гомункулом Пенфилда, основанном на очень скудных данных.

Утноносункул - очень тщательно выполненная работа.

Вы можете различить три небольших карты утконоса на верхней части мозга: отдельные отображения сенсорной информации от разных поверхностей тела в различных частях мозга: три карты, раскрашенные разными цветами, чтобы их различать.

То, что синяя и красная карты обращены в одну сторону, а коричневая в другую не существенно.

Это, между прочим, общий урок для всех карт мозга.

Для животного важно, чтобы существовало упорядоченное пространственное соответствие между каждой частью тела и соответствующей частью мозга.

Обратите внимание, что лапы, окрашенные темным на трех картах, примерно пропорциональны их телесному размеру, в отличие от пенфилдовского гомункула с его громадными руками.

Что не соответствует пропорциям в утконосункуле - это клюв.

Карты клюва представлены громадными областями, выделяющимися на фоне карт остальных частей тела.

Красная карта особо преувеличивает клюв, также, как рука доминирует в карте человека.

Если в человеческом мозгу широко представлены руки, то в мозгу утконоса – клюв.

Догадка Эверарда Хоума кажется хорошей.

Но, как мы увидим, в одном отношении клюв даже лучше, чем рука: он может "доставать" и "чувствовать" предметы, которых не касается.

Он может ощущать на расстоянии.

Делает он это с помощью электричества.

Когда любое животное, например, пресноводный рачок, типичная пища утконоса, использует свои мышцы, неизбежно генерируются слабые электрические поля.

При помощи достаточно чувствительной аппаратуры они могут быть обнаружены, особенно в воде.

При достаточном количестве вычислительных мощностей для обработки данных от множества таких датчиков, можно вычислить источник электрического поля.

Утконос, конечно, вычисляет не так, как это делает математик или компьютер.

Но на каком-то уровне в их мозге производится эквивалент вычисления, и в результате они способны поймать добычу.

У утконосов примерно по 40 000 электрических датчиков, распределенных продольными полосами по обеим поверхностям клюва.

Как показывает утконосункул, значительная доля мозга отдана под обработку данных от этих 40 000 сенсоров.

Но схема еще сложнее.

В добавок к этим 40 000 электрическим датчикам есть еще около 60 000 механических, называемых палочками давления, разбросанных по поверхности клюва.

Петтигрю и его коллеги нашли в мозге нервные клетки, которые принимают входные сигналы от механических сенсоров.

И также они нашли другие клетки мозга, которые отвечают как за электрические, так и за механические сенсоры (пока они не нашли клеток, которые бы отвечали только на электрические сенсоры).

Оба вида клеток занимают правильные положения на пространственной карте клюва, и наслаиваются таким образом, что напоминают зрительную кору мозга человека, где слоистость помогает бинокулярному зрению.

Точно так же, как наш слоеный мозг сочетает информацию от двух глаз для построения стереовосприятия, команда Петтигрю предположила, что утконос может комбинировать информацию от электрических и механических сенсоров схожим полезным образом.

Как это может происходить?
Они предложили аналогию грома и молнии.

Вспышка молнии и удар грома возникают одновременно.

Мы видим молнию сразу, но раскату грома требуется больше времени, чтобы достичь нас, перемещаясь с относительно малой скоростью (и, между прочим, раскат становится раскатистым из-за эха).

По временной задержке между вспышкой молнии и раскатом грома мы можем вычислить, насколько далеко гроза.

Вероятно, электрические разряды от мышц жертвы - это молнии для утконоса, а гром - это волны возмущений в воде, вызванные движениями животного.

Устроен ли мозг утконоса, чтобы вычислять временную задержку между этими двумя явлениями, и, следовательно, вычислять, насколько далеко добыча? Это кажется вероятным.

Что касается точного определения направления на добычу, оно может быть реализовано сравнением входных сигналов от разных рецепторов, разнесенных по карте, предположительно благодаря движениям клюва из стороны в сторону, так же, как созданный человеком радар использует вращение тарелки.

С таким огромным массивом датчиков, спроецированных на соответствующий массив мозговых клеток, утконос, весьма вероятно, формирует детальную трехмерную картинку любых электрических возмущений поблизости.

Петтигрю с коллегами подготовили эту карту изолиний равной электрической чувствительности вокруг клюва утконоса.

Когда думаете об утконосе, забудьте утку, вспомните "Нимрод" или AWACS; вспомните громадную руку, ощупывающую свой путь на расстоянии булавками и иглами; вспомните о вспышке молнии и раскатах грома в илистой тине Австралии.

Утконос - не единственное животное, использующее этот вид электрического чувственного восприятия.

Это делают различные виды рыб, включая веслоносов, Polyodon spathula.

Технически являясь костистыми рыбами, веслоносы вместе со своими родственниками, осетровыми, вторично развили хрящевой скелет, как у акулы.

В отличие от акулы, однако, веслоносы живут в пресной воде, часто в мутных реках, где снова же глаза почти бесполезны.

"Весло" имеет форму, довольно близкую к форме верхней челюсти клюва утконоса, хотя это вовсе не челюсть, а вырост черепа.

Оно может быть весьма длинным, часто порядка трети длины тела.

Оно напоминает мне самолет "Нимрод" даже больше, чем утконос.

Весло, очевидно, играет какую-то важную роль в жизни рыбы, и действительно, было ясно продемонстрировано, что оно выполняет ту же функцию, что и клюв утконоса – обнаружение электрических полей добываемых животных.

Как и у утконоса, электрические сенсоры установлены в порах, размещенных продольными полосами.

Однако эти две системы эволюционировали независимо друг от друга.

Электрические поры утконоса - это модифицированные мускусные железы.

Электрические поры веслоноса настолько подобны порам, которые используются акулами для электрического восприятия и названы ампулами Лоренцини, что им дали то же название.

Но если утконос выстраивает свои чувствительные поры в приблизительно дюжине узких полос вдоль клюва, веслоносы имеют две широкие полосы по обеим сторонам срединной линии весла.

Как и утконос, веслонос имеет огромное количество сенсорных пор – фактически даже больше, чем у утконоса.

И тот и другой намного более чувствительны к электричеству, чем любой из их сенсоров в отдельности.

Они, должно быть, выполняют сложное суммирование сигналов различных сенсоров.

Есть свидетельства, что электрическое восприятие более важно для молодых веслоносов, чем для взрослых.

Взрослые, по стечению обстоятельств потерявшие свое весло, были найдены живыми и внешне здоровыми, но молодых особей, выживших каком-либо водоеме без весла, не встречали.

Может быть потому, что молодые веслоносы, как и взрослые утконосы, выцеливают и ловят одиночную добычу.

Взрослые веслоносы питаются скорее как планктоноядные усатые киты, процеживая тину на своем пути, и ловя пищу скопом.

Они вырастают большими на такой диете - не такими большими, как киты, но становясь столь же длинными и тяжелыми, как человек, крупнее, чем большинство животных, плавающих в пресной воде.

Похоже, если Вы выцеживаете планктон в зрелости, вам не настолько необходим локатор добычи, как молоди, носящейся за отдельной жертвой.

Утконос и веслонос независимо пришли к одному и тому же изобретательному трюку.

Открыло ли его еще какое-либо животное? Готовя в Китае свою докторскую диссертацию, мой помощник Сэм Турви столкнулся с чрезвычайно необычным трилобитом, называемым Reedocalymene.

В остальном заурядный трилобит (схожий с трилобитом Дадли, Calymene, который изображен на гербе города Дадли), он имел одну уникальную и замечательную особенность: громадный уплощенный клюв, похожий на клюв веслоноса, выставленный вперед на целую длину тела.

Он не мог служить для придания телу обтекаемой формы, поскольку этот трилобит, в отличие от многих других, был, очевидно, не приспособлен плавать над морским дном.

Защитная функция также маловероятна по разным причинам.

Как клювы веслоноса, осетра и утконоса, клювовидный выступ трилобита усеян чем-то похожим на сенсорные рецепторы, вероятно, используемые для обнаружения добычи.

Турви не известно ни одно современное членистоногое с электрическим чувством (что интересно само по себе, учитывая разносторонность членистоногих), но он бы поставил на то, что Reedocalymene был еще одним "веслоносом" или "утконосом".

Он надеется вскоре начать работу над ним.

У других рыб, хотя и нет подобной "Нимроду" "антенны" утконоса или веслоноса, есть еще более утонченные электрические органы чувств.

Не довольствуясь принятыми электрическими сигналами, неумышленно испускаемыми добычей, эти рыбы вырабатывают свои собственные электрические поля.

Они осуществляют навигацию и обнаруживают добычу, считывая возмущения в генерируемом ими же поле.

Помимо различных хрящевых скатов, две группы костистых рыб семейства гимнотид из Южной Америки и африканское семейство мормирид независимо развили это до верха совершенства.

Как эти рыбы производят собственное электричество? Так же, как это непреднамеренно делают рачки, личинки насекомых и другая добыча утконосов: своими мышцами.

Но если рачки создают немного электричества, потому что так устроены их мышцы, электрические рыбы организуют свои мускулы в блоки, точно так же, как последовательно соединенные батареи.

У гимнотидных и мормиридных рыб есть батареи блоков мышц, собранные последовательно вдоль хвоста, каждая из них генерирует невысокое напряжение, а вместе они дают высокое.

Электрический угорь (не настоящий угорь, а другая южноамериканская пресноводная гимнотида) довел это до крайности.

У него длинный хвост, в котором уложено гораздо больше электрических батарей, чем у рыб нормальной длины.

Он оглушает добычу электрическим шоком, который может превышать 600 вольт и быть смертельным для человека.

Другие пресноводные рыбы, такие как африканский электрический сом Malapterurus и морской электрический скат Torpedo, также генерируют достаточное напряжение, чтобы убить или, по крайней мере, оглушить свою жертву.

Эти высоковольтные рыбы, кажется, выработали буквально крайне оглушающую способность, которая первоначально была своего рода радаром, используемым для навигации и обнаружения добычи.

Слабоэлектрические рыбы, такие как южноамериканский электрический угорь гимнотус (Gymnotus) и несвязанный с ним африканский гимнарх (Gymnarchus), имеют электрические органы, как у электрических угрей, но гораздо короче - их батареи состоят из меньшего числа модифицированных мускульных пластин, собранных последовательно - и слабоэлектрические рыбы обычно генерируют менее одного вольта.

Рыба удерживает свое тело в воде как твердую палку, как мы увидим, по очень веской причине, и электрические токи текут по искривленным линиям, которые бы привели в восторг Майкла Фарадея.

По сторонам тела расположены поры, содержащие электрические сенсоры - крошечные вольтметры.

Препятствия или добыча по-разному искажают поле, что обнаруживается этими маленькими вольтметрами.

Сравнивая показания различных вольтметров и выявив их корреляции с колебаниями поля (синусоидальными у одних видов и импульсными у других), рыбы могут вычислить положение препятствия или добычи.

Они также используют электрические органы и сенсоры для коммуникации между собой.

Южноамериканские электрические рыбы, такие как гимнотус, очень схожи с гимнархами, своими африканскими коллегами, но есть одно показательное различие.

Те и другие имеют единственный длинный плавник, идущий вдоль срединной линии, и обе используют его в одинаковых целях.

Они не могут изгибать тело обычными извилистыми волнами, как плывущие рыбы, поскольку это исказит их электрическое восприятие.

Обе вынуждены держать тело прямо, поэтому плывут с помощью продольного плавника, который волнообразно изгибается, точно так же, как это должна делать нормальная рыба.

Это значит, что они плавают медленно, но похоже, выгода от получения хорошего, ясного сигнала того стоит.

Красивый факт в том, что у гимнарха продольный плавник расположен на спине, а у гимнотуса и других южноамериканских электрических рыб, включая электрического "угря", на животе.

Именно для таких случаев было придумано выражение "исключение подтверждающее правило".

Возвращаясь к утконосу, кульминация рассказа фактически связана с когтями задних лап самцов утконоса.

Настоящие ядовитые иглы для подкожных инъекций обнаружены у различных групп беспозвоночных, а среди позвоночных - у рыб и рептилий - но никогда у птиц и млекопитающих, кроме утконоса (если не считать токсичную слюну некоторых землероек, делающую их укусы слегка ядовитыми).

Среди млекопитающих самцы утконосов - отдельная категория, вероятно, они выделяются и среди ядовитых животных вообще.

Факт, что ядовитые жала обнаружены только у самцов, предполагает, довольно неожиданно, что они направлены не на хищников (как у пчел), не на жертв (как у змей), а на конкурентов.

Их уколы не опасны, но очень болезненны и не снимаются морфином.

Похоже, яд утконоса воздействует непосредственно на болевые рецепторы.

Если бы ученые могли понять, как он действует, есть надежда, что это могло бы подсказать, как противостоять боли, вызванной раком.

Этот рассказ начинается с упрека тем зоологам, кто называет утконоса "примитивным", как будто это было неким объяснением порядка вещей.

В лучшем случае это только описание.

Примитивный значит "похожий на предка", и есть много аспектов, в которых это справедливое описание утконоса.

Клюв и жала являются интересными исключениями.

Но более важная мораль рассказа, что даже животное, которое действительно примитивно во всех отношениях, примитивно по определенной причине.

Предковые особенности хороши для его образа жизни, и поэтому нет причин изменяться.

Как любил говорить профессор Артур Кейн (Arthur Cain) из Ливерпульского Университета, животное таково, каково оно есть, потому что ему надо быть таким.

Переведено на Нотабеноиде
http://notabenoid.org/book/15220/51575

Переводчики: Dawkinsian, cosinus, Irina73