Страница 4 из 9
Находить дорогу нужно даже простым червям, и один из них – стандартное подопытное животное, почвенная нематода Caenorhabditis elegans, – по-видимому, роет свои подземные ходы, используя для ориентации магнитное поле Земли[17]. А тритоны, некоторые из которых способны находить дорогу к своему родному водоему на расстоянии до 12 километров, пользуются магнитным компасом[18].
У кубомедуз – маленьких прозрачных животных, печально известных в тропической зоне Австралии сильными ожогами, которые они вызывают, – нет мозга, но есть глаза, и они отнюдь не отдаются на волю течения. Они плавают активно и целеустремленно, охотясь за своей добычей. Как ни странно, глаз у них целых 24 штуки, четырех типов.
Еще удивительнее то, что некоторые из этих медуз способны ориентироваться по объектам, расположенным над поверхностью воды. У одного из видов, часто встречающегося в карибских мангровых болотах, есть группа глаз, которые всегда направлены вверх, как бы ни было повернуто тело медузы. В тканях, расположенных вокруг каждого из этих специализированных глаз, содержатся тяжелые кристаллы гипса, которые и поддерживают такую ориентацию.
Дан Эрик Нильсон, биолог из Лундского университета в Швеции (одного из ведущих центров изучения бионавигации), захотел выяснить, что именно делают эти глядящие вверх глаза. Они с сотрудниками поместили медуз в прозрачные контейнеры с открытым верхом, опустили эти контейнеры в море вблизи мангрового болота и стали наблюдать за поведением медуз при помощи видеокамеры. Когда контейнер находился в зоне прямой видимости от края мангровых зарослей, но в нескольких метрах от их края, медузы регулярно сталкивались со стенкой контейнера, ближайшей к деревьям, как будто пытались подплыть поближе к ним. Когда же контейнер переместили на расстояние, с которого деревья уже не были видны из-под поверхности воды, медузы плавали в нем случайным образом.
По-видимому, медузы используют свои направленные вверх глаза для различения силуэтов мангровых деревьев. Это позволяет им оставаться на мелководье, где обычно скапливается зоопланктон, которым они питаются, – но это возможно, только если они не удаляются от края зарослей на слишком большое расстояние[19].
Это лишь несколько примеров необычайных способностей к навигации, которые проявляют организмы, кажущиеся на первый взгляд весьма простыми.
В фильме «Невероятное путешествие» (The Incredible Journey, 1963) студии Уолта Диснея рассказывается история двух собак – лабрадора и престарелого бультерьера – и сиамского кота, которых хозяева оставили у друзей. Несчастные животные, не понимая, что их поселили в чужом доме лишь на время, решают самостоятельно вернуться домой, но для этого им нужно пересечь 400 километров незаселенной канадской территории. Пережив ужасающие встречи с медведем и рысью и болезненное знакомство с дикобразом, чуть не утонув, трое животных в конце концов воссоединяются со своей семьей.
Скептики могут сказать, что история эта совершенно невероятна, и будут не правы. В 2016 году овчарка по кличке Перо убежала из своего нового дома в английском Озерном крае и добралась до прежних хозяев, живших в Уэльсе. Пес преодолел расстояние 385 километров всего за 12 суток и явился на место – совершенно неожиданно для хозяев – в прекрасном состоянии. У Перо был вживлен идентификационный микрочип, так что возможность того, что его перепутали с другой собакой, исключена[20].
Никто не знает, как ему это удалось. Наверное, можно предположить, что Перо нашел дорогу домой благодаря какой-нибудь необычайной цепочке счастливых догадок, но поверить в это очень трудно. До сих пор наука уделяла на удивление мало внимания навигационным способностям собак и кошек, хотя недавнее исследование утверждает, что собаки предпочитают мочиться, повернувшись мордой либо на север, либо на юг. Значит, можно предположить, что у них есть какой-то внутренний компас, который по меньшей мере помогает им определить, в какую сторону они направляются. Если это так, собак следует добавить к быстро растущему списку организмов, способных чувствовать магнитное поле Земли[21]. Но один лишь компас не позволил бы Перо найти дорогу домой.
Возможно, Перо сумел каким-то образом отследить дорогу, по которой его везли в новый дом в Озерном крае. Значит ли это, что ему удалось восстановить этот маршрут? Может быть, в этом сыграл какую-то роль его острый нюх.
2
Волшебный ковер Джима Ловелла
Чарльз Дарвин (1809–1882) писал, что «человек… носит в своем физическом строении неизгладимую печать низкого происхождения»[22][23], но даже он, возможно, удивился бы, узнав, что наши глаза и глаза кубомедуз, кальмаров, пауков и насекомых имеют общее происхождение[24].
На протяжении сотен миллионов лет беспощадный испытательный стенд естественного отбора работал над созданием глаз и мозга, которые позволяют нам (и другим животным) легко выбирать те объекты, которые нам действительно нужно видеть, – и запоминать их. Зрение не только помогает животным находить пищу и половых партнеров и избегать опасности. В отличие от других органов чувств оно позволяет нам получать исключительно подробную информацию об объектах как удаленных, так и близких к нам. Для многих животных глаза являются самым важным навигационным прибором, и человек постоянно опирается на зрение для ориентирования и навигации.
По сравнению со многими другими животными средний человек, живущий в городе, – не слишком одаренный «штурман». Но, потренировавшись, почти все мы можем достаточно хорошо ориентироваться при помощи заметных объектов. На самом деле наша зрительная память весьма хороша, если не лениться ее использовать. Например, мы способны узнавать по меньшей мере 10 000 изображений, увиденных до этого лишь мимолетно[25].
С нашими способностями в этой области трудно состязаться даже очень мощным компьютерам. Обучение их весьма простым функциям зрительного распознавания оказалось задачей чрезвычайно трудной. Компьютеру, ищущему совпадения на двух фотографиях одного и того же дома, одна из которых сделана солнечным утром, а другая – ночью и в дождь, приходится нелегко. Изменения положения тени или внезапного отражения света от оконного стекла будет достаточно, чтобы привести его в полное замешательство. Простое увеличение вычислительной мощности проблемы не решает – по меньшей мере не решает ее полностью. Суперкомпьютеру тоже будет трудно решать задачи визуального распознавания, пока он – в подражание нам – не «научится» сосредоточивать свое внимание на деталях стабильных и существенных и игнорировать весь визуальный «шум». «Машинному зрению» все еще свойственна масса элементарных ошибок, которые никогда не сделал бы человек: это очень ясно иллюстрируют аварии с участием автоматических автомобилей без водителя.
Все мы знаем, какими обычно бывают заметные ориентиры – взять хотя бы Эйфелеву башню или надпись «Голливуд» в Лос-Анджелесе, – но их формы могут быть очень разными и иногда неожиданными. Ориентиры могут быть огромными, как озеро Мичиган или пирамида Хеопса, или совсем маленькими, как одиночный след на земле. Маршрут может быть специально помечен цепочкой камешков (как это было в старой сказке) или зарубками, сделанными топором на коре деревьев. Моток нити, который Ариадна дала Тезею, можно считать единым, растянутым в пространстве ориентиром, надежно отметившим его путь в лабиринте.
17
Vidal-Gadea, A., Ward, K., Beron, C., Ghorashian, N., Gokce, S., Russell, J., … & Pierce-Shimomura, J. (2015). ‘Magnetosensitive neurons mediate geomagnetic orientation in Caenorhabditis elegans’, Elife, 4, e07493.
18
Phillips, J., & Borland, S. C. (1994). ‘Use of a specialized magnetoreception system for homing by the eastern red-spotted newt Notophthalmus viridescens’, Journal of Experimental Biology, 188 (1). P. 275–291.
19
Garm, A., Oskarsson, M., & Nilsson, D. E. (2011). ‘Box jellyfish use terrestrial visual cues for navigation’, Current Biology, 21 (9). P. 798–803.
20
‘Homesick sheepdog walks 240 miles home to Wales after bolting from his new farm in Cumbria’. Daily Telegraph, 25 April 2016.
21
Hart, V., Nováková, P., Malkemper, E. P., Begall, S., Hanzal, V., Ježek, M., … & Červený, J. (2013). ‘Dogs are sensitive to small variations of the earth’s magnetic field’, Frontiers in Zoology, 10 (1). P. 80.
22
Здесь и далее цит. по изд.: Дарвин Ч. Происхождение человека и половой отбор // Дарвин Ч. Сочинения: В 9 т. / Под ред. акад. Е. Н. Павловского. М.: Изд-во АН СССР, 1953. Т. 5.
23
Darwin, C. (1871). The Descent of Man, and Selection in Relation to Sex (D. Appleton and Company, New York, 2nd ed., 1875), pt I. P. 619.
24
Shubin, N., Tabin, C., & Carroll, S. (2009). ‘Deep homology and the origins of evolutionary novelty’, Nature, 457 (7231). P. 818.
25
Standing, L. (1973). ‘Learning 10,000 pictures’, Quarterly Journal of Experimental Psychology, 25. P. 207–222.