Восхождение на гору Невероятности - Ричард Докинз

Рис. 5.15. Типы зрачков, в том числе зрачок фотообъектива. Форма зрачка не имеет критического значения, поэтому он может быть любым: (а) сетчатый питон; (b) человек; (с) кошка; (d) древесная змея длиннорылая плетевидка; (е) фотообъектив.

Как мы уже знаем, модель Нильссона и Пелгер воспроизводит хрусталик с переменным показателем преломления – у людей другой хрусталик, но у рыб, головоногих и прочих водных животных с глазами камерного типа именно такой. Линза формируется путем сгущения зоны с более высоким показателем преломления в прозрачном геле, который ранее имел однородную структуру.

Хрусталик не всегда формируется в области концентрации желеобразной массы. На рис. 5.16 показаны глаза двух насекомых, у которых хрусталики образовались иначе. В обоих случаях это так называемые простые глазки́ (оцеллии) – не путайте их с фасеточными глазами, к которым мы еще в свое время вернемся. Хрусталик первого – глаза личинки пилильщика – представляет собой утолщение роговицы, внешней прозрачной оболочки. Во втором случае (это глаз мухи подёнки) роговица не утолщается, а хрусталик образовался из скопления прозрачных бесцветных клеток. Оба пути развития хрусталика ведут к одному и тому же подъему на гору Невероятности – мы уже побывали там, когда изучали стекловидное тело глаза червя. По-видимому, хрусталики, как и сами глаза, эволюционировали независимо множество раз. У горы Невероятности далеко не один пик и много холмиков.

Рис. 5.16. Два варианта развития хрусталика у насекомых: (а) личинка пилильщика; (b) подёнка.

Многообразие форм сетчатки также говорит о многократной независимой эволюции этой структуры у животных. Во всех случаях, кроме одного, фоторецепторы, которые я до сих пор описывал, расположены перед нервами, соединяющими глаз с мозгом. Такая конструкция самая логичная, но не универсальная. У плоского червя (рис. 5.4а) фоторецепторы размещаются явно на “неправильной стороне” относительно нервов. Точно так же устроены и наши глаза – глаза позвоночных. Фоторецепторы ориентированы передом назад, против света. Это не так уж глупо, как кажется. Поскольку они очень маленькие и прозрачные, то неважно, куда они направлены – фотоны большей частью пролетают насквозь и попадают прямиком в ловушку мембранных экранов – складок, нагруженных пигментом. У хордовых “провода” (нервы), связывающие фоторецепторы с мозгом, уходят не к мозгу, как следовало бы ожидать, а к свету, и только в этом смысле можно говорить, что фоторецепторы направлены назад. Далее нервы проходят перед сетчаткой к ее определенной области – так называемому слепому пятну. Здесь они проникают через сетчатку к зрительному нерву – вот почему в этом месте сетчатка не воспринимает свет. Фактически мы слепы на эту зону глаза, что, впрочем, нам не мешает, ибо наш мозг ловко восполняет этот пробел. Слепое пятно можно заметить только тогда, когда в эту зону перемещается некий мелкий предмет, о существовании которого мы знаем по другим признакам – он как бы исчезает куда‐то, как свет, и явно замещается основным фоновым цветом.

Как я сказал, ориентация сетчатки не имеет никакого значения. Могло бы случиться и так, что при прочих равных нам полезнее было бы иметь сетчатку, расположенную наоборот. Пожалуй, это лишь подтверждает тот факт, что на горе Невероятности далеко не один пик и все они разделены глубокими ущельями. Коль скоро было положено начало эволюции полноценного глаза с его вывернутой наизнанку сетчаткой, возможен только один путь наверх – через усовершенствование строения того глаза, который уже есть. Радикальная смена концепции неизбежно сбросила бы нас вниз – не на пару шагов, а до самого дна каньона, что запрещено естественным отбором. Сетчатка позвоночных развивается по заданному пути уже у эмбриона, и, безусловно, этот путь развития и этот дизайн был свойственен еще древним предкам. Глаза многих беспозвоночных эволюционировали совсем по‐другому, и стало быть, их сетчатки ориентированы “правильно”.

То, что у хордовых сетчатка ориентирована задом наперед, конечно, интересно, но она и без этого взбирается на заоблачные пики горы Невероятности. Сетчатка человека насчитывает 166 миллионов фоторецепторов разных типов. Выделяют два основных вида: палочки (специализированы на восприятии света при низком уровне освещения, не различают цвета и не обеспечивают высокой остроты зрения) и колбочки (обеспечивают четкость изображения и восприятие цветов при ярком освещении). Эту книжку вы читаете с помощью одних только колбочек. Комету Галлея Джульет могла бы увидеть благодаря палочкам. Колбочки сосредоточены в небольшой зоне сетчатки – в центральной ямке (именно она позволяет вам читать), где палочек нет вовсе. По этой причине, чтобы разглядеть столь неясный объект, как комета Галлея, надо смотреть не прямо, а чуть в сторону, чтобы ее тусклый свет не попадал в центральную ямку. В теории восхождения на гору Невероятности количество фоточувствительных клеток и распределение их ролей не создают особых затруднений. Очевидно, развитие обоих свойств прокладывает легкие пути на вершину.

Для зрения лучше иметь большую сетчатку, чем маленькую. Она вмещает больше фоторецепторов, и можно разглядеть больше мелких деталей. Но за все надо платить. Вспомните сюрреалистическую улитку с рис. 5.1. И все‐таки некоторые мелкие создания могут позволить себе более широкую сетчатку. Майкл Лэнд, профессор Университета графства Суссекс, в послужном списке которого множество ярких и незаурядных открытий, касающихся глаз, и у которого я почерпнул массу сведений из этой области науки, нашел великолепный образчик – паука-скакуна[11]. У пауков глаза не фасеточные, вот и пауки-скакуны используют глаз камерного типа в высшей степени рационально (рис. 5.17). Лэнд обнаружил весьма оригинальную сетчатку. Не широкий экран для проекции полномасштабной картинки, а длинную вертикальную полосу, узкую и не пригодную для восприятия качественного изображения. Однако паук с удивительной изобретательностью компенсирует минусы узкой сетчатки. Непрерывно перемещая сетчатку, он “сканирует” зону возможной проекции изображения. Таким образом, его “полезная” сетчатка намного больше реальной – похожий принцип используют пауки-боладоры, когда раскручивают свою единственную нить и увеличивают область захвата до площади обычной круговой паутины. Если сетчатка паука-скакуна зафиксирует достойный внимания объект – например, летящую муху или другого паука-скакуна, – “сканер” локализуется на прилегающем к цели пространстве. Это создает динамический эквивалент центральной ямки сетчатки. Находчивые пауки-скакуны оккупировали для своего глаза с хрусталиком невысокий, но вполне респектабельный пик в своем районе горы Невероятности.