Читать книгу: «Ловушка эволюции. Почему наше тело болит», страница 3

2
Объективы «Рыбий глаз»

Какому художнику после развития катаракты удалили один из хрусталиков, предоставив способность воспринимать ультрафиолетовый свет?

а. Клод Моне

б. Винсент ван Гог

в. Фрида Кало

г. Леонардо да Винчи

Детские фото моей жены Джули очаровательны. Она выросла в штате Монтана, всегда носила толстую куртку, а ее лицо едва можно было разглядеть за очками с толстенными круглыми линзами, напоминающими донышки бутылок «Кока-Колы» 1980-х годов. Ее родители поняли, что зрение дочери малость хромает, ведь она постоянно принимала овец за коров. Свободное содержание коров и овец является традиционной практикой в Монтане. В четырехлетнем возрасте острота зрения ее правого глаза составляла 20/200, а левого – 20/400³³. Мы познакомились в колледже, и вскоре после того, как мы начали встречаться, ее родители накопили деньги и сделали ей подарок – операцию лазерной коррекции зрения. Она вышла из больницы со значением 20/20 в обоих глазах. Я знаю, что это наука, но было чувство волшебства. С тех пор прошло более 20 лет, и ей до сих пор не требуются очки или контактные линзы.

Зрение Джули в детстве было очень плохим, но она, конечно, не единственная, кому необходима помощь в улучшении зрения. Мета-анализ данных более 60 000 взрослых европейцев показал, что больше половины из них имеют тот или иной дефект зрения³⁴. Безусловно, с возрастом вероятность того, что им понадобятся очки, значительно возрастает, что, разумеется, завышает данные. Лишь совершенно уникальный пожилой человек способен дожить до преклонного возраста, не нуждаясь хотя бы в очках.

Однако проблемы со зрением свойственны не только пожилым. Примерно 25 % детей в США используют тот или иной тип коррекции зрения³⁵. Среди 20- и 30-летних это число достигает 40 %. Примерно к 40 годам показатели остроты зрения начинают падать. Или, скорее, таблица начинает выглядеть очень размытой. После 50 или 60 лет единственными людьми, сохранившими хорошее зрение без коррекции, остаются генетические уникумы, наподобие бывших профессиональных бейсболистов, изначально имевших зрение 20/10. Но дело в том, что даже в раннем возрасте многие нуждаются в коррекции зрения. С самого рождения большое количество людей очень плохо видят. Почему же спустя миллионы лет эволюции столь многие из нас мучаются, видя мир расплывчато?

СТРОИМ АВТОМОБИЛЬ ИЗ ЛОДКИ

Чтобы получить ответ на этот вопрос, представьте себе на минуту жизнь и карьеру кораблестроителя по имени Чарли. Чарли – не обычный судомонтажник. Он обладает невероятной степенью технического мастерства и вниманием к деталям. Начальство Чарли поручило ему построить новое, передовое судно, призванное расширить технологические границы. После завершения строительства новая лодка произведет настоящую революцию в судостроительной индустрии. Это весьма амбициозное начинание, и Чарли усердно работает над проектом уже несколько лет. Даже самые ранние версии этого судна фантастически разнообразны и интересны, но Чарли продолжает сглаживать огрехи, добавлять стильные элементы и каждый день работать над улучшением лодки. Однажды его босс спускается из своего кабинета на верхнем этаже, и Чарли решает, что пришло время представить тому свой шедевр.

Прежде чем он успевает сорвать брезент и продемонстрировать работу всей своей жизни, его начальник говорит: «Итак, я только что разговаривал по телефону с корпорацией. Планы меняются. Оказывается, они больше не хотят выводить эту красоту на воду. В последнее время происходило слишком много нападений акул, и никто не покупает лодки. Они хотят, чтобы твоя разработка ходила по суше. И да, начинать все сначала нельзя – мы вложили в проект слишком много денег. Мне нужно, чтобы ты доработал то, что у тебя есть, и превратил это в автомобиль».

Чарли тяжело вздыхает, угрожает уволиться и ругается сквозь зубы. Но так как он хороший сотрудник и ему нужно оплачивать свои счета, он в конце концов просто кивает головой и возвращается к работе. Проходит время, Чарли изо всех сил пытается сделать автомобиль из того, что должно было быть лодкой. Смотрится он довольно забавно (как одна из тех машин-амфибий, на которых перевозят туристов в Бостоне или Сиэтле), и это определенно не то, что он сделал бы, если бы отказался от первоначального проекта и начал все заново. Идеально оно не работает, но работает достаточно хорошо, и Чарли уходит на пенсию довольный, зная, что сделал все, что мог, для выполнения нелепой задачи по созданию автомобиля из лодки.

Этот короткий рассказ о Чарли и его карьере является метафорой эволюции глаз у наземных позвоночных. Глаза позвоночных изначально эволюционировали так, чтобы видеть объекты под водой, а мы застряли на суше. Точно так же, как Чарли не мог предвидеть, чего потребует его начальник, процесс эволюции не строит планы на будущее. Когда 375 миллионов лет назад позвоночные начали жить на земле, у них уже были глаза, развившиеся около 100 миллионов лет до этого. Они не могли просто отказаться от океанических глаз и начать работать с нуля над новыми, сухопутными. Когда животные осваивают новую среду обитания, невозможно начать все с чистого листа. Ранние позвоночные, первопроходцы суши, уже имели полностью функционирующие зрительные органы. Вне воды они работали не очень хорошо, но лучше так, чем никак.

Это как раз одна из наиболее важных особенностей эволюции. Несовершенная функция превосходит отсутствие функции. Всегда. На конкурентной арене эволюции путем естественного отбора лягушка с расплывчатым зрением победит слепую лягушку в 10 случаях из 10. Так что жизнь продолжала работать с тем, что уже было, и в конце концов после естественного отбора в бесчисленном ряду поколений глаза стали выполнять свою работу на суше намного лучше. В результате наши органы зрения теперь гораздо лучше видят мир над водой, чем в попытке разглядеть подводный мир. Все же 375 миллионов лет – достаточно большой срок для исправления некоторых недостатков. Иными словами, несмотря на то, что машина-амфибия изначально была лодкой, в наше время она гораздо лучше проявляет себя как автомобиль, нежели как плавучее средство.

ПРИМИТИВНЫЕ ГЛАЗА

По своей сути глаза – это продолжение мозга на самом краю черепа. Зрительные нервы, соединяющие глаза с мозгом, фактически представляют собой части ткани центральной нервной системы, как и сам мозг. В задней части каждого глаза находится сетчатка – участок со светочувствительными клетками, генерирующими сигнал, который посылается в мозг по зрительному нерву. Сетчатка выполняет в глазу самую важную работу. Без роговицы или хрусталика он способен обеспечить лишь размытое зрение. Без сетчатки глаз слеп.

Изучение эволюции зрительных органов – дело затруднительное. Глаза мягкие и легко сдавливаемые, поэтому не окаменевают на раз-два. Для превращения в окаменелость требуется очень много времени. Это не проблема для таких структур, как зубы или кости, способных невероятно долго находиться под солнцем и дождем, прежде чем разрушатся. Задолго до того, как они успевают окаменеть, большинство глаз мертвых существ поедаются каким-нибудь беспринципным падальщиком или просто превращаются в жижу в результате вызываемых бактериями процессов гниения и разложения. Разложившаяся жижа оставляет эволюционных биологов не у дел.

Решением этой проблемы служит изучение дошедших до нас эволюционных реликтов. Как ни странно, по сей день по земле бродят живые примеры очень примитивных животных с чрезвычайно старомодными глазами. Вернемся в океан и вновь навестим очаровательную миксину. (Будем надеяться, что осталось несколько особей, из которых не изготовили кошельки или ремни.) У миксины невероятно древние глаза. Они состоят из небольших групп светочувствительных клеток (по сути, очень простых сетчаток), расположенных под слоями кожи, достаточно тонкими, чтобы пропускать свет. Как глаза они полный отстой. Австралийские авторы одной весьма подробной исследовательской работы об эволюции глаз у позвоночных животных прямо заявляют, что по своему поведению миксины кажутся почти слепыми, и на их слабую реакцию на свет удаление глаз не влияет³⁶. Очевидно, что зрительные органы миксины не очень развиты, если их можно удалить без существенных последствий для животного!

Какой тогда смысл в наличии глаз у миксины? Как и в случае с происхождением всех анатомических структур, ставших со временем сложноорганизованными, глаза изначально были очень простыми, невыдающимися образованиями. Самые ранние органы зрения не формировали изображения. Они просто улавливали присутствие или отсутствие света и были похожи на светочувствительную штуковину, к которой я подключаю рождественские гирлянды, чтобы те включались в сумерках. Датчик не формирует изображение и не похож на камеру наблюдения. Некоторые животные используют примитивные светочувствительные глаза, подсказывающие им, когда можно безопасно выползти из-под камня. Исследователи миксин полагают, что эти существа используют примитивные глаза для настройки внутренних часов. Наличие биологических ритмов (суточных, месячных или годовых) представляет собой важную часть жизни животных, и ученые полагают, что миксины используют способность чувствовать свет для контроля своих циркадных ритмов.

Таким образом, в эволюционном котле возрастает комплексность. Вначале структура имеет одно назначение, а затем, по мере накопления и отбора новых мутаций, она постепенно усложняется. По мере изменения структуры ее назначение может полностью измениться: функция глаз усложнилась от настройки внутренних часов до формирования изображения.

Чтобы зрение было четким, свет должен попадать непосредственно на сетчатку каждого глаза. Миопия, или близорукость (четкое зрение вблизи, но размытое вдали), возникает, когда свет фокусируется в точке перед сетчаткой. Гиперопия, или дальнозоркость (четкое зрение вдали, но размытое вблизи), появляется, когда свет фокусируется в точке за сетчаткой. Такое бывает редко, но у некоторых даже один глаз может быть близоруким, а другой – дальнозорким. Астигматизм – это когда свет не фокусируется в одной точке, что приводит к нечеткости зрения на всех расстояниях.

Перейдя к еще одной достаточно примитивной рыбе, миноге, мы обнаружим намного больше вспомогательных зрительных элементов, таких как роговица и хрусталик, фокусирующих свет на сетчатке. С каждым шагом вперед (или, точнее, с каждым заплывом вперед, поскольку вся эта анатомия сначала эволюционировала в воде) глаза достигали лучшей четкости изображения. Со временем глаза превратились из простых датчиков света в камеры видеонаблюдения.

Есть одна особенность глаз, которая является ярким напоминанием о водном прошлом всех позвоночных. Эта особенность проявляется каждый год, когда мы препарируем глаза коров на моих курсах анатомии и физиологии. Студентам приходится немного поработать скальпелями, чтобы прорезать внешние слои глаз. Оно того стоит, так как наиболее интересная анатомия находится внутри, где расположены хрусталик, радужная оболочка и сетчатка. Несмотря на то, что я всегда подчеркиваю необходимость действовать медленно и делать небольшие, осторожные надрезы, каждый год находится по меньшей мере один студент, приступающий к вскрытию с непомерным энтузиазмом. Наградой за такое рвение служит струя жидкости, брызгающая ему в лицо. Ничто так не подчеркивает важность наличия лабораторных защитных очков, как поток бычьей внутриглазной жидкости.

И в этом заключается анатомический подвох глаз позвоночных. Очень похожая на воду жидкость, называемая водянистой влагой, омывает структуры, расположенные в передней части глаза, а более желеобразная стекловидная влага (или стекловидное тело, по консистенции очень похожее на яичный белок) омывает все, что находится за хрусталиком. Это создает проблему, поскольку свет распространяется сквозь воду медленнее, чем сквозь воздух. Вместо того, чтобы мчаться со скоростью около 300 000 км/с, как в воздухе, в воде свет замедляется до жалких 225 000 км/с. При попадании в воду свет изгибается, или, говоря языком оптометристов, преломляется. Классическая демонстрация этого явления – помещение соломинки в прозрачный стакан с водой. Так как, переходя из воздуха в воду, свет преломляется, соломка на пересечении воздуха и воды воспринимается изогнутой.

Другой, более эффектный способ продемонстрировать преломление, – это проведение небольшого эксперимента. Материалы, требующиеся для эксперимента, следующие: лист бумаги для заметок, фломастер, прозрачный пустой стакан и немного воды. Не удивлюсь, если вы отыщете пример демонстрации в Интернете, если этих материалов не окажется под рукой³⁷. Нарисуйте стрелку на листке и прислоните его к чему-нибудь, чтобы она стояла вертикально. Поместите пустой стакан перед стрелкой, оставив не менее 2,5 см между стаканом и листом. Посмотрите на стрелку через стекло. Теперь наполните стакан водой и посмотрите сквозь него снова. Стрелка меняет направление! Когда лучи света преломляются при попадании в воду (и дважды – в стекло), это создает оптическую иллюзию, и мы воспринимаем стрелку перевернутой.

В действительности даже до добавления воды стрелка должна была стать размытой, если смотреть на нее через пустой стакан, потому что стекло также обладает эффектом преломления света. Свет распространяется сквозь стекло еще медленнее (со скоростью около 200 000 км/с), чем сквозь воздух и воду. Многие из нас извлекают пользу из этого факта, помещая стекло перед глазами для компенсации несовершенной работы роговицы и хрусталика по преломлению света. Безусловно, стекло должно иметь правильную форму, чтобы осуществить нужную коррекцию. Добиться точной, правильной формы – задача нетривиальная. Вот почему оптометристы обеспечивают себе безбедную жизнь, а изготовленные по индивидуальному рецепту корректирующие очки стоят намного дороже обычных стеклянных.

ОЧКИ ДЛЯ ПЛАВАНИЯ

Так зачем нужна вода в глазах, если она преломляет свет, ведя к возможным осложнениям? Почему не развились сухие глаза, что устранило бы различие показателей преломления воздуха и воды?

Ответ, как и следовало ожидать после вводной метафоры о машинах-амфибиях, состоит в том, что наши органы зрения изначально эволюционировали в воде. В океане водянистые глаза преимущественно решают проблемы преломления, нежели создают их. Свет искривляется при попадании в воду, но жидкость в глазах не дает ему искривиться вновь. Наличие наполненных воздухом глаз означало бы двойное искажение света. Некоторые жидкости и близлежащие клетки затвердели, образовав хрусталик, который помогает фокусировать свет и обеспечивать неожиданную степень остроты зрения. Подводный мир стал местом, где ты либо глядишь в оба, либо будешь съеден. Самые эффективные хищники имели лучшие зрительные органы и передавали потомкам свои особенности высокой четкости и остроты зрения. Потенциальная жертва с лучшим зрением переживала нападение, потому что могла увидеть приближающуюся беду и найти место, где можно спрятаться. Они выживали, спаривались и передавали навыки потомству. Ничто так не ускоряет эволюцию, как хорошая анатомическая гонка вооружений.

У глаз уже была эффективная структура, когда несколько амбициозных рыб попытали счастья провести время вне воды. Свет, попадавший ранее точно на сетчатку, теперь рассредоточивался по всему глазу. Коррекция преломления, обеспечиваемая водянистыми глазами, в итоге стала для преломления помехой.

Вопрос о том, почему некоторые рыбы впервые вышли из воды, вызывает жаркие споры. Сказать, что они сделали это, чтобы сбежать от агрессивных зубастых морских обитателей, скорее всего, будет грубым упрощением. Одни из первых исследований на эту тему указывают, что ранние наземные позвоночные приспосабливались к жизни вне воды, чтобы адаптироваться к водной среде, которая менялась от прилива к отливу³⁸. Высохший пруд очень быстро оказывает серьезное селективное давление. Возможно, здесь сыграло свою роль и избегание хищников, но другие ученые утверждают, что этот процесс продвигало увеличение возможностей добывать пищу в приливной зоне или на мелководье лесистой поймы³⁹. Наблюдение за существующим и в наши дни илистым прыгуном, который покидает воду и заглатывает добычу на обнажаемых во время отлива пляжах, служит убедительным аргументом в пользу гипотезы о возможностях добычи пищи⁴⁰.

Окончательный ответ на вопрос о происхождении наземных позвоночных, вероятно, лежит в некой комбинации событий. Вне зависимости от того, почему некоторые рыбы покинули воду, для нашего обсуждения важно лишь то, что они это сделали. Переход из воды на сушу решил судьбу глаз. С того времени это была тяжелая битва за наше зрение. Но к настоящему моменту мы так долго пробыли на суше, что теперь наше зрение в воде ужасно. Чтобы четко видеть любую деталь в воде, нам необходимо имитировать наземную среду, окружив глаза воздухом, что мы делаем с помощью очков для плавания и маски. Первым амфибиям, вероятно, было бы гораздо проще, если бы они могли перемещаться в очках, наполненных водой.

Жидкость в глазах не просто преломляет свет, она также критически важна для поддержания внутриглазного давления. Без давления, создаваемого жидкостью, глаз сдулся бы, как воздушный шарик. Если роговица подсыхает, она быстро повреждается, вызывая боль и раздражение. Сухая сетчатка бесполезна. Извлеките хрусталик из стекловидного тела, и он будет преломлять свет не эффективнее мрамора. У нас есть целый набор анатомических и поведенческих схем, защищающих все части наших глаз от высыхания. Эта постоянная борьба велась с тех пор, как наши далекие предки покинули воду.

НАУКА МОРГАНИЯ

Первое и самое главное – наши «ветровые стекла», роговицы, должны оставаться влажными, и мы тратим ошеломляющее количество энергии на то, чтобы они не подсыхали. Наши «ветровые стекла» увлажняет моргание. Если глаза не моргают хотя бы минуту-две, они быстро теряют способность фокусироваться. В среднем во время бодрствования мы моргаем примерно 15 раз в минуту. Если подсчитать, на 16-часовой день бодрствования приходится более 14 000 морганий. Когда мы не спим, то проводим до 10 % времени с закрытыми глазами, двигая нашими «стеклоочистителями».

Частое моргание требует большого количества очистительной жидкости. Основную ее часть производят слезные железы, расположенные над глазами. Как и жидкость для стеклоочистителей, слезы не на 100 % состоят из воды, а представляют собой некий коктейльный раствор. Разные обстоятельства требуют жидкостей разного состава. Базальные слезы насыщены солями и другими растворимыми веществами и ответственны за поддержание влажности роговицы. Со слезами выделяется и избыток соли, если ее концентрация в организме становится чрезмерно высокой. К слезной жидкости подмешивается некоторое количество слизи, позволяющей базальным слезам покрывать роговицу. Также присутствуют некоторые антитела и антибактериальные ферменты, помогающие бороться с любой инфекцией, которая пытается использовать глаза как точку входа в организм. Любая такая точка требует повышенного уровня защиты. Преимущественно водный раствор, вырабатываемый слезными железами, впитывает некоторые масла, которые вырабатываются другими, более мелкими железами вокруг век. Масла имеют решающее значение для удержания слез возле глаз. Без масел слезы потекли бы по щекам, что противоречило бы их назначению (и давало бы ощущение неловкости).

Всем этим слезам нужно куда-то деваться. Вот тут-то и вступают в действие слезные протоки. Как и бо́льшая часть нашей анатомии, слезные протоки – это одна из тех структур, о которых мы редко задумываемся, пока они не перестают работать должным образом. Слезные протоки представляют собой дренажные каналы на внутренних краях глаз. В нормальных условиях слезы стекают по протокам в полость носа. Носовая полость соединяется с полостью рта и горлом (неугомонные дети выясняют это с помощью длинной соломки спагетти), и бо́льшая часть этих слез наконец проглатывается. В общей сложности это около 300 миллилитров в день, что является немалым количеством жидкости. Это почти полная слез банка «Кока-Колы» в день. Закупорка слезного протока может стать неприятным событием, ведущим к опуханию и воспалению уголков глаза.

Бывают и другие ситуации, когда слезные железы выходят за пределы своей основной «должностной инструкции» по поддержанию глаз влажными. Когда слезные железы обнаруживают присутствие раздражителя, они продуцируют жидкость иного состава, называемую рефлекторными слезами. Такие слезы почти полностью состоят из воды и текут, когда вам в глаз попадает песчинка или когда вы нарезаете лук. Их назначение состоит в промывании и очищении глаз от раздражителей и инородных тел.

Третий тип слез – эмоциональные. Они могут появиться при просмотре душещипательного фильма, а в случае с моей дочерью потекли однажды утром, когда я сказал ей, что она должна надеть носки и туфли, если хочет пойти на улицу. Малышка категорически не согласилась с условиями сделки, и водопровод был запущен. (В свою защиту скажу, что мы живем в штате Айдахо и дело было в середине зимы.) В подобных экстремальных случаях эмоционального стресса слезные железы выделяют гораздо больше жидкости, чем необходимо для простого смачивания поверхностей, и тогда дренажные системы не справляются. Эмоциональные слезы бегут по щекам, а если дело доходит до полноценных рыданий (чего, к счастью, не случилось в то утро), некоторая часть слез даже вытекает из носа, вместо того, чтобы спуститься в горло (носовая полость, как это ни удивительно, тоже связана с носом).

Интересно, что у женщин слезные протоки у́же, чем у мужчин. Это объясняет, почему их слезы чаще переливаются через край метафорической ванны. Парни анатомически устроены так, чтобы стерпеть и вернуть всю эту влагу обратно. Эмоциональные слезы также отличаются по составу от тех слез, которые выделяются для обычного смачивания глаз или при рефлекторном плаче. Такая эмоциональная разновидность, как слезы со всхлипыванием, содержит адренокортикотропный гормон (АКТГ) и пролактин. АКТГ является гормоном стресса, а пролактин по большей части связан со способностью самок млекопитающих производить молоко, хотя выполняет широкий спектр функций у обоих полов. Никто точно не знает, что эти гормоны делают в слезах, но не беспокойтесь, научные специалисты по морганию над этим работают.

Говоря об ученых, изучающих моргание, упомянем их недавнее открытие: мы моргаем гораздо чаще, чем это необходимо для того, чтобы просто увлажнить и очистить глаза⁴¹. Так зачем происходит избыточное моргание? Когда исследователи начали изучать частоту и время моргания, они обнаружили кое-что очень интересное – люди не моргают в случайное время. Например, во время чтения люди делают это чаще, когда достигают конца предложения. Во время разговора люди подсознательно подгоняют время моргания к паузе или перерыву. Идея состоит в том, что моргание каким-то образом помогает мозгу рассредоточиться. Оно может позволить нам как бы задернуть занавес за последней идеей или фрагментом разговора и сосредоточить внимание на том, что будет дальше.

СТЕКЛООЧИСТИТЕЛИ

Полный бачок стеклоомывателя не принесет особой пользы, если в автомобиле нет стеклоочистителей. Стеклоочистители глаз – это веки. Веки и жидкость, которой они протирают глаза, необходимы нам лишь потому, что мы больше не живем в воде, как наши предки. У большинства рыб нет век, поскольку, живя в воде, им не требуется моргать для сохранения влажности своих глаз. На самом деле они никогда и не закрывают глаза. Рыбам все же удается каждый день немного подремать – они попросту спят с открытыми глазами. Мы же закрываем наши зрительные органы во время сна только для того, чтобы они не пересыхали.

Веки впервые появились у земноводных. Даже если первые версии век были примитивными, земноводные были способны выкрутиться из этого положения, поскольку оставались возле воды. Самые ранние лягушки и саламандры могли просто прыгнуть или заползти обратно в воду, если чувствовали, что их глаза подсыхают. Чтобы отважные земноводные смогли полностью удалиться от воды, им требовались полностью сформированные веки или же иные, более творческие способы сохранения влажности глаз. Например, у большинства видов таких ящериц, как гекконы, нет век, и поэтому они не могут моргать. Вместо этого они регулярно облизывают глаза, чтобы сохранить их чистыми и влажными. Я не уверен, что такой вариант мне нравится больше, чем моргание 14 000 раз в день, но это довольно инновационное решение проблемы. Так что никогда не вступайте в состязание взглядов с гекконом, если вдруг возникнет такая возможность.

Любое обсуждение век животных должно включать мигательные перепонки, представляющие собой полупрозрачные или прозрачные веки, которые способны закрывать глаза для защиты, сохраняя при этом зрение. Имеющиеся у большинства наземных позвоночных (и некоторых рыб, например акул) мигательные перепонки, или третье веко, прикрывают глаза, пока их владелец добывает пищу. У хищников они защищают глаза от ударов добычи, а у травоядных – от царапин, наносимых травой и кустарниками, когда животные жуют растения, опустив голову. Приматы потеряли мигательные перепонки по непонятным до конца причинам (вероятно, из-за изменения в рационе питания). Но мы, однако, явно произошли от животных с мигательной перепонкой, потому что у нас есть розовые бугорки, которые являются остатками третьего века, видимого в уголках наших глаз у носа.

Большинство владельцев собак и кошек замечали третье веко. Иногда можно увидеть его, когда пушистый компаньон готовится всерьез вздремнуть. Эта особенность глаз домашнего питомца может быть видимой и после драки, в которой у него были повреждены один или оба глаза. Кошка или собака закрывает глаз после травмы третьим веком для его защиты на время восстановления. Третье веко также помогает кошкам и собакам во время драки. Оно действует, как защитные очки, позволяя животным бросаться в ближний бой, не беспокоясь о том, что им поцарапают глаза.

И, наконец, мигательные перепонки отлично справляются с сохранением влаги в глазах. Сохранение глаз влажными благодаря третьему веку также означает, что будет тратиться меньше времени на моргание во время охоты. Для совы или кошки моргание может означать разницу между успешной добычей обеда и голодом. Кроме всего прочего, мыши – существа быстрые и изворотливые. Одно мгновение, и их нет. Мигательные перепонки в том числе особенно полезны для таких животных, как верблюды, которым необходимо закрывать глаза, поскольку почти каждая частичка окружающей их среды достаточно мала, чтобы проникнуть внутрь и вызвать раздражение.

НОЧНОЕ ЗРЕНИЕ

Чтобы нам не потерять здесь ход мысли, напомню, что вся цель этой главы – попытаться понять с эволюционной точки зрения, почему наши глаза работают не так хорошо, как мы могли бы надеяться. До сих пор мы рассматривали, как органы зрения позвоночных менялись со временем для работы в сухой среде после первоначальной эволюции в океане. В результате изображение получается не таким четким, как могло бы быть, и мы все время тормозим, увлажняя наши глаза каждый раз, когда хотим их открыть. Однако неидеальная четкость и зависимость от влаги – не единственные недостатки человеческого глаза. Поскольку дальше мы переведем взор на недостатки человеческого зрения в ночи и в различении цветов, сейчас самое время моргнуть, чтобы перезагрузить внимание.

Помимо того, что днем мы часто видим современный мир нечетко, с заходом солнца наши зрительные способности становятся совсем безнадежными. Когда свет попадает на сетчатку в задней части наших глаз, он может возбудить два разных типа клеток: палочки и колбочки. Работа у палочек проще, чем у колбочек: они распознают присутствие света (есть свет или нет света) и передают в мозг картину, интерпретируемую в черно-белом виде. Палочки – это клетки глаз, используемые в условиях низкой освещенности; они чувствительны ко всем длинам волн света в части электромагнитного спектра, считающейся видимым светом.

При облучении чрезмерно ярким светом палочки истощаются и становятся нефункциональными. Под воздействием мощного потока света образуемый палочками светочувствительный пигмент (родопсин) разрушается быстрее, чем ресинтезируется. При погружении в темноту палочкам требуется некоторое время для «перезарядки». Это объясняет, почему после входа в темную комнату наше ночное зрение вступает в действие спустя несколько минут. После перезарядки палочки полностью перенимают управление на себя, а колбочки отдыхают, пока свет не загорится вновь.

Ночные охотники испытали сильное селективное давление отбора в сторону увеличения плотности палочек, и в результате их глаза оказались заполнены именно палочками. Это увеличение произошло не за жизнь одного животного, но в течение многих поколений. Для ночных животных бо́льшая плотность палочек и улучшенное ночное зрение должны были способствовать более успешной охоте и, следовательно, большему количеству пищи. Большее количество пищи означало выживание большего числа потомков. Будучи потомками особей с прекрасным ночным зрением, выжившие детеныши должны были иметь сетчатку, заполненную палочками. Это совсем небольшой пример эволюции путем естественного отбора.

По мере увеличения плотности палочек плотность колбочек уменьшается (в сетчатке не так уж много места), но плохое цветовое зрение не имеет значения для ночных охотников, так как бо́льшую часть дня они спят в кустах. У людей на сетчатке глаза колбочкам отведено намного больше места, чем у животных, ведущих ночной образ жизни. Это дало нам удивительное цветовое зрение днем, но сделало нас слепыми, как летучая мышь, ночью. Однако даже это сравнение совершенно несправедливо по отношению к летучим мышам, поскольку они явно не слепы и могут использовать эхолокацию как дополнительный бонус. Поговорка должна быть такой – слеп, как человек ночью.

Есть еще одна причина, по которой наше ночное зрение заметно хуже, чем у многих других млекопитающих. Если, производя вскрытие бычьего глаза, мои студенты преодолевают сцену с разбрызгиванием жидкости, то одним из самых захватывающих аспектов анатомии является блестящая синяя мембрана, покрывающая заднюю часть глаза. Цвет ткани невероятно яркий; это похоже на расположенный за сетчаткой маленький кусочек Карибского моря. Подобный слой известен как тапетум люцидум (tapetum lucidum; в переводе с латинского – «яркий» или «сияющий» гобелен). Он действительно чем-то похож на красивый гобелен, но его функция ближе к функции зеркала. Часть света, попадающего на сетчатку, минует светочувствительные пигменты. Если тапетум люцидум отсутствует, любой свет, способный пройти сквозь сетчатку без стимуляции клеток, не сможет генерировать сигнал. Слои тапетума отражают оставшийся свет обратно к сетчатке, давая ему второй шанс стимулировать палочки и колбочки. У человека нет этих слоев, поэтому у света есть только один шанс сгенерировать сигнал.