С земляными шмелями на острове Сардиния случилась примерно такая же история, как с микронезийцами атолла Пингелап. Правда, дальтониками они не стали, а, наоборот, обрели способность видеть красный цвет. И стали воспринимать мир в четырех спектрах, как многие бабочки, жуки, стрекозы и мухи. И если у нас всего три гена, кодирующих опсины, то у стрекоз таких генов может быть и 33: небольшая их часть включается на стадии водной личинки, а большинство — у взрослого насекомого, поскольку одни опсины нацелены на улавливание коротковолнового света, льющегося с неба, а другие — длинноволнового, отраженного от земли. У бабочек встречается и очень сложное цветовое восприятие — до пяти спектров, а в глазах присутствуют дополнительные пигменты-светофильтры. Точность в выборе нужного оттенка чешуекрылым необходима, чтобы обнаружить наиболее свежие и молодые листья для откладки яиц, из которых вылупятся прожорливые гусеницы. По цвету крыльев бабочки иногда можно определить, какие цвета она видит, поскольку их раскраска определяется теми же самыми пигментами, которые воспринимают цвета в ее глазах. Бывает, что дополнительные глазки возникают на пенисе, и они — видят! У бабочек-голубянок крылышки самцов и самок заметно отличаются. А все потому, что мужские и женские особи действительно смотрят на мир разными глазами
[3]. А некоторые птицы неодинаково воспринимают цвета даже левым и правым глазом.
Теперь, когда стало ясно, что чем ярче выглядят животные, тем красочнее их восприятие мира, достаточно посмотреть вокруг, чтобы заметить яркую раскраску оперенья птиц, крылышек насекомых, шкурок ящериц и лягушек (яркое оперенье было и у некоторых динозавров, пусть оно и сохранились только в виде пигментных зерен). Им можно только позавидовать. Цветковые растения, подстраиваясь под видение своих опылителей и разносчиков семян, тоже уподобились радуге, причем не семицветной, а невидимой для нас гораздо более красочной. Хотя тем же птицам цветы в разнообразии оттенков уступают…
Красное море
Рыбы, особенно обитатели мелководья, разнообразием расцветок могут поспорить с птицами и бабочками. И они видят много цветов. Для цихлид, живущих в больших африканских озерах, разница в цветовом восприятии даже стала основой для дальнейшей эволюции: в озере Виктория бурно стали плодиться виды с красной чешуей, а в Ньяса — с синей и фиолетовой. У цихлид зрение, кстати, гексахроматическое: их глаза различают ультрафиолетовый, фиолетовый, синий, сине-зеленый, зеленый и красный спектры. Последний, длинноволновой, лучше других распространяется в мутных водах озера Виктория, поэтому там и преобладают красные рыбы. В основе изменения окраски, конечно, лежат генетические перестройки, в первую очередь касающиеся генов, кодирующих опсины, что и показали работы генетика Ёхи Тераи и его коллег из Токийского технологического института.
Шесть спектральных типов светочувствительных клеток — далеко не предел: у раков-богомолов их 16, и 10 или 12 из них используются для цветового восприятия! Можно только позавидовать, но, увы, даже приблизительно не узнать, что видит это членистоногое. И зачем ему все это видеть?
В море длинноволновая (красная) часть спектра поглощается в пределах десятка метров, затем наступает черед средних (зеленых) волн, а глубже всех проникают короткие (синие). Именно поэтому мелководье нам кажется бирюзовым, а открытое море — синим. Спектральное различие между верхними и нижними слоями воды могло стимулировать появление по крайней мере двух разных фотопигментов. Но зачем рыбам и другим морским обитателям красный цвет? Многие жители океана предпочитают именно его, поскольку сами флюоресцируют — испускают красное свечение. В излюбленном ныряльщиками Красном море среди рыб это — морские иглы, собачки, губаны, бычки, а также некоторые водоросли, губки, кораллы и офиуры. Синее море, если взглянуть на него глазами рыб, действительно оказывается красным.
Даже в многокилометровых глубинах, куда не проникает ни единый солнечный фотон, рыбы не спешат расставаться с цветным зрением. По красным и оранжевым сигнальным вспышкам рыбы-драконы (стомии) находят своих партнеров на расстоянии в несколько метров. Дальше, увы, не получится. Одна из подобных рыб — малакост — для восприятия красного света приспособила зеленый пигмент растений хлорофилл; его малакост получает вместе с пищей — веслоногими рачками, которые в свою очередь питаются одноклеточными водорослями. Чтобы при этом не попасть в зубы хищнику, рыбы испускают контрвспышки, искажающие контур тела. А самое дно океана порой напоминает ночной город, который внезапно разбудили. Проплывающий ромбовый скат частыми взмахами плавников колышет заросли бамбуковых кораллов, и те полыхают рекламным неоном, среди которого мигают габаритные огни офиур, морских пауков и морских лилий.
Как понять, что видно, скажем, на глубине 400 метров? Всего лишь прогуляться лунной ночью по лесу. Освещенность в таком лесу в 100 миллионов раз ниже, чем в поле в безоблачный солнечный день. В безлунную, но звездную ночь — еще в 100 раз ниже, как на глубине 600–700 метров. Мы при этом в лучшем случае различаем размазанные контуры ближайших предметов и никаких цветов. А быстрокрылые бабочки бражники, которые вылетают пить нектар в сумерках, и ящерицы гекконы, которые охотятся по ночам, ориентируются на цвет, что установили биофизики Лина Рот и Альмут Кельбер из Университета Лунда.
У столь разных приборов цветного ночного видения, какими являются фасеточные глаза бражника и камерные глаза геккона, есть одно сходство. И те, и другие имеют особую клеточную выстилку зеркального типа позади сетчатки. Это зеркальце отражает свет, упущенный фоторецепторами, и направляет его обратно прямо в эти клетки. Поэтому глаза бражников сверкают в темноте, если на бабочку направить луч фонарика. Глаза кошки и крокодила тоже светятся: во тьме они горят зелеными или красными огоньками. И в них есть такая же выстилка. Кроме того, улавливать незримый ночной свет им помогают щелевидный зрачок и близкое расположение сетчатки к хрусталику. Но цвета в темноте ни кошка, ни крокодил не различают.
У страха глаза велики
Упомянутые фасеточные и камерные глаза — две основные конструкции органов зрения. Леонардо да Винчи и другие художники Возрождения развлекали своих меценатов камерой-обскурой: в небольшой зале с беленой задней стеной завешивали окна плотной черной тканью и прорезали малюсенькую дырочку. В ясный день на стене отображалось все, что находилось по ту сторону окна, только вверх ногами. Привычный вид отражению возвращали с помощью зеркал. Именно так устроен и наш глаз, а также глаза других позвоночных, осьминогов, кальмаров и некоторых других существ. Такой глаз и называется камерным. У осьминогов и кальмаров он, кстати, устроен лучше человеческого: нет слепого пятна, а кровеносные сосуды не мешают фоторецепторам.
Эволюция камерного глаза началась с нескольких светочувствительных клеток на поверхности тела, которые изначально могли служить для ориентации на свет и наоборот. (Примерно так устроен глаз у плоских червей.) В трехмерном пространстве океана эта задача была не только достаточной, но и необходимой: темнота опасности не сулила, убийствен был именно свет — ультрафиолетовое облучение на поверхности. Для усиления восприятия достаточно было проложить под фоторецепторами слой пигментных клеток — вместе они образуют сетчатку. Иначе свет просто рассеется
[4].
