Слепые рыбы и летучие мыши

В воде имеется множество источников перемены давления: движение других рыб, течение около препятствий, водовороты и т.п. Поскольку волосяные клетки на боках рыбы наполнены водой, эти импульсы передаются микроворсинкам, и те изгибаются соответственно силе импульса. Изогнувшись, ворсинки немного меняют степень открытости ионных каналов (если у вас на рукаве дыра и вы согнете руку в локте, дыра откроется больше – и т.д.). А это несколько меняет вхождение ионов и с ним – также разность потенциалов. Рождается нервный сигнал, зависящий от величины импульса и его направления, эти сигналы, приходящие от разных клеток боковой линии, взятые вместе, «рисуют» в рыбьем мозгу «картину» окружающих течений. Вот также ультразвуковые эхо «рисуют картину» окружающего мира в мозгу летучих мышей.

В действительности, дело обстоит несколько сложнее: на деле волосяные клетки сами все время подают мозгу рыбы сигналы постоянной частоты, а внешние импульсы только слегка меняют эту частоту: если они сгибают ворсинки в сторону нижней ступеньки, частота сигналов растет и наоборот. И вдобавок, кроме наружных волосяных клеток у рыб есть еще, оказывается, и внутренние, под кожей. Они устроены и работают таким же образом, но ворсинки в них более строго чередуются по высоте, и это позволяет рыбам обнаруживать не только сами течения, но и их тончайшие изменения (например, не только скорость течения, но и его ускорение или замедление). Если угодно, это придает рыбьему шестому чувству еще и своеобразную «объемность». Я не знаю более подходящего эквивалента, у зрения ничего подобного нет. И я не знаю также подходящего названия для этого шестого чувства вообще. Но роль его в жизни рыб огромна.

Так, в 2001 году ученые с помощью специальных экспериментов доказали, что рыбы «чуют» добычу именно с помощью боковой линии – и это верно также для слепых рыб (!), но при ее нарушении эту способность теряют. И еще в 1976 году было показано, что именно это чувство управляет поведением рыб в стае: даже нарочито ослепленные экспериментаторами рыбы были способны присоединяться к стае, двигаться с ней и мгновенно менять с ней направление, но рыбы с нарушенной боковой линией эту способность сразу теряли. (Кстати о слепых рыбах. В минувшем году израильские ученые показали – на примере мексиканской рыбы теста, живущей в подводных пещерах и потому слепой от рождения, что она помогает своим волосяным клеткам точнее опознавать добычу с помощью частых всасываний воды в рот и выталкивания ее через жабры – чем ближе она к рачку, тем чаще эти всасывания: видимо, сигналы от них, налагаясь на обычные сигналы боковой линии, служат своего рода «лупой» для лучшего «разглядывания» жертвы). Добавлю также, что электрические рыбы ориентируются с помощью точно такого же «шестого чувства», только у них поверхностные клетки боковой линии устроены так, что принимают не механические, а электрические импульсы.

Да, так что же нового в этом вопросе открыли упомянутые выше три профессора? Они изучили распределение волосяных клеток на поверхности рыбы. Поскольку к живой рыбе датчики не прицепишь, они прицепили свои датчики к макетам рыб шести разных пород, а затем стали помещать эти макеты в аквариумы с текущей водой, течение которой слегка меняли помещаемые в поток препятствия, изображавшие добычу или подводные камни и водоровоты. Анализируя затем показания датчиков, исследователи обнаружили, что концентрация и чувствительность реальных «датчиков» (волосяных клеток) на теле рыбы должны быть разными в разных местах: больше всего на морде и тем меньше, чем ближе к хвосту. А поскольку в работе принимал участие физик, то он, вдобавок, подметил, что это распределение «чувствилищ» по телу рыбы образует нечто вроде «пространственной антенны», во многом подобной телевизионным или радио-антеннам, предназначенным для улучшения приема электромагнитных сигналов. Ну, а в данном случае это «антенное расположение» волосяных клеток улучшает прием сигналов механических – мельчайших изменений давления воды.

Хорошее шестое чувство. Жаль, нам не пригодится – мы же в одежде…

Беспокойное место - Вселенная

Тиха, говорил классик, украинская ночь… Но какие в этой ночи творятся безобразия! Нет, я не о политике – я о новых примерах того, какие чудовищные дела происходят в ночной тишине вселенной. Вот три тому последних примера – три новости, сообщенные астрономами в самое недавнее время. Первая касается знаменитой звезды Эта Киля (Eta Carina). Это самая большая из звезд в наших окрестностях (если считать окрестностью участок радиусом в 10 тысяч световых лет). Да и во всей нашей галактике Млечный путь таких гигантов насчитывается с дюжину, не больше. Эта Киля состоит из двух звезд, и даже меньшая из них почтительно именуется голубым сверхгигантом – она в 30 раз массивней Солнца, а излучает в миллион раз (!) больше. Что же говорить о большой звезде? Она в 90 (!) раз массивней Солнца и излучает в 6 миллионов раз больше энергии каждую секунду. Она так массивна, что приближается к т.н. «пределу Эддингтона» (120 масс Солнца), выше которого звезда должна взорваться. Эта Киля действительно показалась однажды астрономам взорвавшейся сверхновой (это было в 1843-44 году, когда она сияла на ночном небе ярче всех звезд, кроме Сириуса), но потом оказалось что она уцелела, только «сбросила лишний вес» (несколько масс Солнца).

Эта Киля вообще звезда переменная, потому что составляющие ее звезды движутся по своим орбитам так, что раз в 3-4 года сближаются на расстояние 220 млн км (как от нашего Солнца до Марса), и тогда вырывают друг у друга огромные облака вещества, которые закручиваются вокруг них спиралями, а потом устремляются в пространство в виде двух раскаленных струй. И вот недавно группа астрономов НАСА опубликовала результаты компьютерного моделирования этой встречи «гигантов», основанные на данных трех последних сближений. Модель поражает воображение: она показывает, какие сложные изменения происходят в недрах каждой из двух звезд. Но более всего потрясают данные о том «звездном ветре», тех двух струях вещества, которые они выбрасывают. Большой гигант выбрасывает при каждом сближении струю побольше, но и более медленную – «всего» 1.5 млн км в час; струя второго в 100 раз слабее, но зато в 6 раз быстрее – 9 млн км в час.

Вы можете представить себе такой «ветерок» - струя вещества, несущаяся со скоростью 2500 км в секунду?! И при этом, по оценкам авторов, за каждую очередную тысячу лет эти струи уносят столько же вещества, сколько его содержится в нашем Солнце. Вообразите себе, какой чудовищный поток ионизированных атомов и смертельного излучения обрушивался бы на Землю, будь она поближе к этой Эте!

Но что там Эта! Вторая новость касается уже всей нашей галактики. Сообщают нам – и тоже недавно - ученые, работающие на космическом телескопе Хаббла, что примерно 2 млн лет, во времена, когда наш предок Гомо эректус, или «человек прямоходящий», впервые совершил исход из Африки, в центре нашего Млечного пути произошел титанический взрыв, который породил гигантское облако раскаленного газа в виде двух расширяющихся полусфер. Вообще-то это облако, точнее – сопровождающий его поток гамма-лучей, - было обнаружено уже лет пять назад, но сейчас астрономы впервые сумели оценить его скорость, состав и температуру. Как вы уже наверняка догадываетесь, эти две полусферы расширяются (одна в направлении к Земле, другая в противоположную сторону) со скоростью 3 млн км в час. Нам это, конечно, ничем не грозит: фронт идущей к нам волны газа находится сегодня на расстоянии 25 тысяч световых лет от нас, а каждый световой год это 9.5 тысяч млрд км. Но живи мы поближе к центру галактики… брр!

Впрочем, по мнению авторов, это, скорее всего, просто отрыжка. Да, именно так. Где-то в центре нашего Млечного пути, - объясняют они, - там, где находится невообразимо гигантская (в несколько миллиардов солнечных масс) черная дыра, несколько звезд слишком приблизились к этой разверстой гравитационной пасти, были разорваны на мелкие части и проглочены ею, что и породило эту отрыжку, этот небольшой катаклизмик. Совершенно ординарный, кстати, - заверяют астрономы, - в других галактиках такое тоже происходит и даже довольно часто. И действительно, во многих галактиках со сверхмассивными черными дырами в центре такие проглатывания вещества происходят практически непрерывно, то есть вокруг дыры постоянно существует гигантское раскаленное облако вещества (т.н. аккреционный диск), которое медленно падает в гравитационную пасть, выбрасывая при этом в пространство два потока сверхжесткого гамма-излучения. И тогда этот галактический центр светится так, что затмевает все звезды этой галактики, и она видна издали как единый светящийся объект – т.н. квазар.

С одним из таких квазаров связана третья из новостей, о которых упоминалось выше. Группа астрономов из Калифорнии сообщила в январе 2015 года о результатах обработки 20-летних наблюдений за рядом квазаров. Оказалось, что некоторые из них выбрасывают в космос вещество и струи радиации с определенной периодичностью. Особенно четко эта периодичность: всплески излучения каждые 5 лет – была обнаружена у квазара PG 1302-102. По мнению авторов, все эти квазары имеют в центре не одну черную дыру, а две, которые постепенно сближаются друг с другом и обречены в конце концов слиться. В квазаре PG 1302-102, считают они, эти дыры находятся уже «катастрофически близко» - на расстоянии сотой доли светового года, и потому охвачены общим аккреционным диском. Видимо, этот диск совершает одно обращение за 10 лет, и поэтому каждые 5 лет один из его лучей оказывается (случайно) направленным в сторону Земли. И если вас интересует, с какой скоростью может выбрасывать вещество этот самый мощный из перечисленных выше космических катаклизмов, то сообщаю: со скоростью порядка 30 тысяч км в секунду, одна десятая скорости света.
Так что если вам случится взгрустнуть по поводу того, в каком беспокойном мире мы живем, то вспомните, насколько беспокойнее место - вселенная.
Может, поможет.

Рафаил Нудельман
"Окна", 7.05.2015