И стремительные



жүктеу 492.02 Kb.

бет9/21
Дата10.02.2017
өлшемі492.02 Kb.
1   ...   5   6   7   8   9   10   11   12   ...   21

83 
ВЫГОДНО ЛИ КАЛЬМАРАМ БЫТЬ ГЛУХИМИ? 
По остроте зрения, тонкости вкуса и осязания головоногие моллюски не 
уступают рыбам, но в отличие от них совершенно глухи. Низкочастотные звуко­
вые колебания, распространяющиеся в воде, они могут воспринимать с помо­
щью механорецепторов как изменение давления воды, но все многочисленные 
попытки выработать у кальмаров и осьминогов условный рефлекс на звуковые 
частоты (чистый тон без сопровождающих низкочастотных сигналов) оказались 
безуспешными. При этом у головоногих хорошо развит механизм, позволяющий 
определять положение тела при плавании: у них есть пара статоцистов, которые 
по положению, строению и функциям сходны с внутренним ухом позвоночных. 
На основе этого механизма слух мог бы выработаться очень легко. Казалось бы, 
это и эволюционно выгодно: основной дистантный рецептор у головоногих — 
зрение, но ведь звуковые волны распространяются в воде гораздо дальше, чем 
свет. И тем не менее слух у головоногих отсутствует. 
Биологи К.С.Норрис и Б.Мель высказали в начале 1980-х годов предполо­
жение, что зубатые киты (кашалоты, дельфины и др.), питающиеся преимуще­
ственно стайными полуглубоководными кальмарами, обездвиживают и даже 
убивают свою добычу, оглушив ее очень короткими мощными ультразвуковы­
ми импульсами, которые действуют на обитателей моря подобно подводному 
взрыву динамита. Контуженную добычу они просто засасывают в пасть. Эту 
идею подхватил американский этолог М.Мойнихен, работавший в Смитсонов-
ском тропическом институте в Панаме. Он предположил, что головоногие по­
тому и глухи, чтобы нейтрализовать оглушающее оружие нападения зубатых 
китов. Действительно, если «звуковая бомба» взорвалась не столь близко, что­
бы нанести кальмару смертельную травму, он останется цел, но его чувстви­
тельные звуковоспринимающие структуры, без сомнения, будут сильно повреж­
дены или разрушены. Головоногие выбрали из двух зол меньшее — предпоч­
ли быть глухими. 
Эту идею нельзя назвать бесспорной. Прежде всего, сама гипотеза «зву­
кового оружия» зубатых китов еще не доказана и нуждается в подтвержде­
нии. Во-вторых, предположение Мойнихена тоже уязвимо для критики. Пусть 
кальмары глухи, потому что их органы слуха страдали бы от звуковых атак 
кашалотов, но почему глухи каракатицы и осьминоги — ведь ими зубатые 
киты практически не питаются? Может быть, глухота — общая особенность 
головоногих моллюсков, доставшаяся им от предков? Но общие предки каль­
маров, каракатиц и осьминогов существовали в начале мезозоя (триас—юра, 
2 4 5 - 1 4 5 млн лет назад), а предки зубатых китов проникли в море на много 
десятков миллионов лет позднее, лишь в кайнозое (олигоцен,  3 7 - 2 4 млн лет 
Природа. 1986. №3. С.95. 
6* 
http://jurassic.ru/

84 
Кальмары 
назад). Но так или иначе, идея Мойнихена — первая попытка дать рацио­
нальное объяснение того, почему головоногие моллюски, в столь многом не­
зависимо достигшие эволюционного уровня рыб, так и не выработали спо­
собности слышать. 
ВЕНЕРИЧЕСКОЕ ЗАБОЛЕВАНИЕ У КАЛЬМАРОВ? 
Английский паразитолог Дж.Ллуэллин из Бирмингемского университета 
установил в 1984 г., что мелкие прибрежные кальмары Alloteuthis subulata из 
вод Южной Англии (район Плимута) сильно заражены паразитами: это кро­
шечные (четверть миллиметра в длину) моногенетические сосальщики из рода 
Isancistrum. На кальмарах обнаружено два вида сосальщиков. Немногочис­
ленные I.toliginis селятся на жабрах и очень редко — на руках и щупальцах. 
Описанный автором новый вид I.subutatae, напротив, встречается в больших 
количествах и главным образом на руках и щупальцах; при сильном зараже­
нии (1000 паразитов и более на одном кальмаре) — также на голове и глазах, 
а при особенно сильном (5000 и более) — еще и на мантии, плавниках и даже 
в мантийной полости, но никогда — на жабрах. Так что оба вида вместе прак­
тически не встречаются. 
I.subulata найдены у кальмаров всех размеров (длина мантии от 2 до 12 см 
и более), но молодь заражена слабо:  2 0 - 3 0 % особей и не более 10 паразитов 
на одном кальмаре, тогда как взрослые заражены на 100 % и каждый кальмар 
несет на себе сотни паразитов. Резкое увеличение доли зараженных особей в 
популяции и числа паразитов на одном хозяине наблюдается у кальмаров с 
длиной мантии около 6 см — именно при таком размере кальмары достигают 
половозрелости. 
Каким образом кальмары заражаются сосальщиками? Яйцекладки и ли­
чинки кальмаров свободны от паразитов. Сосальщики рода Isancistrum — 
живородящие, свободноплавающей стадии у них нет. Взрослые паразиты со­
вершенно не могут плавать и, опадая с кальмара на дно, вскоре погибают. Обыч­
но паразиты сидят на теле хозяина, прицепившись 16 серповидными крючка­
ми, но могут довольно бодро ползать по телу хозяина, изгибаясь подобно пи­
явке (при 22°С их скорость превышает 2  с м / м и н ) . Они легко переползают 
с одного кальмара на другого, но лишь когда экспериментатор прижимал 
кальмаров друг к другу. В аквариуме кальмары постоянно плавают стайкой, 
никогда не опускаясь на дно и поддерживая дистанцию между членами стаи 
в  1 0 - 2 0 см. В отличие от многих других прибрежных кальмаров, I.subulata не 
П р и р о д а . 1984. № 12. С.107-108. 
http://jurassic.ru/

Кальмары и химическое оружие 
85 
агрессивны, не дерутся из-за добычи, и если в аквариуме живут кальмары раз­
ных размеров, то крупные не нападают на мелких. Таким образом, единствен­
ный момент времени, когда кальмары соприкасаются, это спаривание. Оно 
длится около 20 с, при этом самец и самка сплетаются руками. Чтобы сосаль­
щик переполз с одного кальмара на другого, достаточно 5 с. На новом хозяине 
паразиты быстро размножаются: в их матках постоянно находятся эмбрионы, 
а в матках эмбрионов — эмбрионы второго порядка, «внучатые» (у живущего 
на жабрах I.loliginis бывают и «правнучатые»). 
Значит, паразиты передаются от одного хозяина к другому только при спа­
ривании? Похоже, именно так! Это предположение хорошо объясняет, почему 
молодые кальмары заражены слабо, а взрослые — почти поголовно. В природе 
молодые кальмары, возможно, вообще свободны от паразитов и заражаются 
только в трале при поимке. Но кальмары размножаются раз в жизни и после 
нереста гибнут. Как же паразиты переходят от одного поколения к другому? В 
Северном море и Ла-Манше имеются весенненерестующая и осенненерестую-
щая группировки Lsubulata; первая размножается с конца апреля или мая до 
августа, вторая — в сентябре—октябре. Летом на мелководьях у Плимута тра­
лом ловятся кальмары с длиной мантии от 2 до 15 см, среди них есть и близкие 
к созреванию особи, родившиеся осенью предыдущего года, и вполне зрелые 
кальмары, родившиеся летом или в начале осени, и немногочисленные «стари­
ки» возрастом немногим более года. Самцы этого вида достигают более круп­
ных размеров, чем самки, но созревают раньше, как обычно у кальмаров, так что 
самцы могут спариваться с самками и крупнее, и мельче себя. Так может осуще­
ствляться перенос паразитов между особями разных поколений и группировок. 
Таким образом, изанцистроз — паразитарное заболевание, передаваемое 
при спаривании, иными словами, венерическое. Впрочем, можно ли назвать 
его заболеванием, неясно: даже максимально зараженные кальмары не име­
ют явных признаков плохого самочувствия, хотя, конечно, когда в эпидермис 
рук и щупалец впиваются 80 тыс. крючков от 5 тыс. паразитов, совсем бес­
следно это пройти не может. Ни на каких других животных, кроме Lsubulata, 
паразиты этих видов не встречаются, так что кальмаров можно есть спокойно. 
КАЛЬМАРЫ И ХИМИЧЕСКОЕ ОРУЖИЕ 
В нервной ткани кальмаров, особенно в оптических ганглиях мозга, в боль­
шом количестве содержатся высокоактивные ферменты из группы холинэсте-
раз. Среди них — ацетилхолинэстераза, играющая важнейшую роль в процессе 
Природа. 1983. №6. С.109-110. 
http://jurassic.ru/

86 
Кальмары 
нервно-мышечной передачи: она разлагает опосредующий передачу химичес­
кий медиатор ацетилхолин и тем освобождает путь новому импульсу. Чем быст­
рее следуют нервные импульсы, тем больше нужно ацетилхолинэстеразы и тем 
выше должна быть ее активность. Оптический ганглий — место первичной об­
работки зрительной информации, а кальмары движутся быстро, и зрение — глав­
ный их орган чувств; вот почему концентрация и активность холинэстераз в оп­
тических ганглиях, перерабатывающих большое количество информации в крат­
чайшие сроки, достигают рекордных в животном мире величин. 
Интерес биологов и химиков к холинэстеразам связан, в частности, с тем, что 
некоторые фосфорорганические вещества, ингибирующие (подавляющие) холи-
нэстеразу и, следовательно, блокирующие нервно-мышечную передачу, принадле­
жат к числу наиболее эффективных средств борьбы с вредителями сельского хо­
зяйства. Одно из них, правда, используется не для борьбы с вредителями, а в био­
логических исследованиях и клинической практике: это диизопропилфторфосфат 
(ДФФ), блокирующий активность ацетилхолинэстеразы. У некоторых кальмаров, 
кроме ацетилхолинэстеразы, имеется и эстераза, не чувствительная к ДФФ; есть 
у кальмаров и прямое противоядие к ДФФ: из гигантских аксонов звездчатого не­
рвного ганглия кальмаров, расположенного на внутренней стенке мантии, в ее пе­
редней части, и управляющего работой мантийной мускулатуры, выделен гидроли-
зующий (разлагающий) ДФФ фермент — так называемая ДФФаза кальмарьего 
типа. Этот фермент был получен в 1966 г., но его свойства еще слабо изучены; 
в частности, непонятно, какую физиологическую роль он играет в организме каль­
мара — ведь в природе кальмары с ДФФ не сталкиваются. 
В начале 1980-х годов американские исследователи Ф.Хоскин и А.Руш — 
одни из первооткрывателей кальмарьей ДФФазы — сумели иммобилизовать 
этот фермент, «посадив» его на агарозу, полисахарид, получаемый из красных 
морских водорослей и используемый в биохимии и микробиологии для разде­
ления сложных смесей веществ. Иммобилизованный фермент стабилен, и с 
ним удобно работать. Хоскин и Руш установили, что ДФФаза кальмарьего типа 
гидролизует не только ДФФ, но и близкое по химическому составу соедине­
ние: триметилпропилфторфосфат, или пинаколиновый эфир фторангидрида 
метилфосфоновой кислоты. Вещество с таким неудобовыговариваемым на­
званием есть не что иное, как знаменитый зоман, одно из сильнейших отрав­
ляющих веществ нервно-паралитического действия, необратимо блокирующее 
ацетилхолинэстеразу. Зоман, как и другое, но менее активное отравляющее 
вещество того же ряда — зарин, был синтезирован в Германии в 1930-х годах 
специально для газовых атак. Хоскин и Руш показали, что хотя ДФФаза мед­
леннее всего гидролизует как раз наиболее смертоносный из четырех стерео-
изомеров зомана, но и при этом пропускание зомана через 15-сантиметровую 
колонку агарозы с ДФФазой разлагает этот токсин на  9 5 % . 
http://jurassic.ru/

Кальмары — для фармакологии 
87 
Конечно, трудно рассчитывать, что из нервной ткани кальмаров удастся 
получить достаточно много антизомана. Но если удастся выделить ген, ответ­
ственный за синтез ДФФазы в нервной ткани, и методами генной инженерии 
встроить его в геном какого-нибудь быстро размножающегося микроорганиз­
ма, как это делают с генами интерферона и инсулина, можно будет наладить 
массовое производство ДФФазы. 
КАЛЬМАРЫ — ДЛЯ ФАРМАКОЛОГИИ 
Мировой вылов кальмаров превысил 2.5 млн т в год и продолжает расти. В 
пищу идет мантия с плавниками; из головы и конечностей делают консервы 
или сушеный продукт, а внутренности обычно выбрасывают за борт или пере­
рабатывают на кормовую муку и жир. Однако современные работы биохими­
ков и фармакологов показывают, что из этих отходов можно извлекать столь 
ценные фармацевтические препараты, что их стоимость превосходит стоимость 
съедобных частей тела. 
Зрительные ганглии тихоокеанского кальмара (Todarodes pacificus), добы­
ваемого в Японском море и у Курильских о-вов, Кореи и Китая, — самая круп­
ная часть его головного мозга. Они содержат большое количество уже упомя­
нутого нами фермента холинэстеразы. Ее активность в 10 раз выше, чем ак­
тивность холинэстеразы из мозга коровы или собаки. Еще вдвое большей ак­
тивностью обладает холинэстераза из зрительных ганглиев новозеландского 
кальмара (Nototodarus sloani), причем она сохраняется и при длительном хра­
нении ганглиев в морозильной камере с температурой  - 1 8 ° С . Холинэстеразы 
находят широкое применение в медицине как высокоэффективное противо­
шоковое средство, а в химической промышленности — для создания и испы­
тания новых средств борьбы с сельскохозяйственными вредителями. Обычно 
этот фермент получают из собираемой на бойнях крови, но продукт, добывае­
мый из кальмаров, гораздо лучшего качества. 
В гонадах командорского кальмара (Berryteuthis magister), добываемого в 
Японском, Беринговом морях и у Курильских о-вов, обнаружена высокая актив­
ность кислой фосфатазы. Этот фермент также перспективен в медицине, в част­
ности при лечении некоторых опухолей и воспалительных процессов. Получа­
ют кислую фосфатазу из плесневых грибков и ряда других объектов, но препарат 
из кальмара по выходу и активности не уступает препаратам из этих видов сырья. 
Наконец, перспективный препарат можно получить даже из такого, каза­
лось бы вовсе бесполезного, органа кальмара, как скелетная пластинка (гла-
Природа. 1983. №3.  С И З . 
http://jurassic.ru/

88 
Кальмары 
диус). Она лежит на спинной стороне мантии под кожей и при разделке кальма­
ра всегда выбрасывается. Японский исследователь К.Окутани в конце 1970-х — 
начале 1980-х годов установил, что вытяжка из гладиуса эффективна против 
саркомы мышей. Введение препарата непосредственно в опухоль в дозе 0.1 г/кг 
веса мыши приводит за полтора месяца к уменьшению твердой саркомы бо­
лее чем в 5 раз, а в отдельных случаях опухоль совсем рассасывается. Внутри-
брюшинное введение препарата менее эффективно, но и при этом опухоль 
уменьшается в 4 раза при дозе 0.15 г/кг. Аналогично действует препарат на 
асцитную саркому. Из мышей, получивших препарат в дозе  0 . 1 г/кг, половина 
была жива через шесть недель после прививки опухоли, в контрольной же 
группе ни одна мышь не прожила более трех недель. Ингибирующее действие 
препарата обратимо: через  1 - 2 дня после прекращения инъекций рост опухоли 
возобновляется. Из какого вида кальмаров получен препарат, не сообщается. 
КАК РАСТУТ ПЛАСТИКОВЫЕ КАЛЬМАРЫ 
Формула роста, предложенная в 1934 г. австрийским биологом, создате­
лем общей теории систем Л.фон Берталанфи  ( 1 9 0 1 - 1 9 7 2 ) , — одна из наибо­
лее употребляемых формул современной экологии. Не счесть морских, пре­
сноводных и наземных животных, к которым ее применяли. В соответствии с 
этой формулой животные сначала растут быстро и рост их все ускоряется, но 
со временем начинает замедляться, постепенно приближаясь к некоторой пре­
дельной величине. Считается (так полагал и сам Берталанфи), что формула 
отражает взаимодействие двух противоположных процессов обмена веществ: 
анаболизма (создание живого вещества) и катаболизма (его распада). Ско­
рость анаболизма пропорциональна площади поверхности тела (т.е. квадрату 
линейных размеров), поскольку лимитируется поступлением кислорода через 
поверхность жабр, легких и т.п., а скорость катаболизма — массе тела (т.е. 
кубу линейных размеров). Следовательно, по мере того как животное растет, 
равновесие сдвигается в сторону распада вещества и рост замедляется. 
Южноафриканские специалисты по кальмарам М.Липиньский и М.Руле-
вельд проанализировали, будет ли работать формула не для живых, а для ис­
кусственных кальмаров. В течение пяти суток каждые  3 - 5 ч они измеряли длину 
22 пластиковых кальмаров — игрушек из серии «растущие морские организ­
мы», погруженных в водопроводную воду с температурой 13.7°С (какая точ­
ность!). Пластик, из которого сделаны игрушки, набухает в воде, кальмары 
действительно растут. Полученные данные обработали на ЭВМ, чтобы исклю-
П р и р о д а . 1991. №5. С.110-111. 
http://jurassic.ru/

Как растут пластиковые кальмары 
89 
чить влияние автокорреляции — ведь измерялись одни и те же кальмары, среди 
которых изначально могли быть растущие быстрее и медленнее. Оказалось, 
что рост пластиковых кальмаров хорошо описывается формулой Берталанфи, 
но еще лучше (хотя разница кривых и выявляется лишь при математической 
обработке, а на глаз почти не заметна) — обобщенной формулой Дж.Шнуте, 
частным случаем которой является формула Берталанфи. 
Авторы отмечают, что полученные ими результаты применимы и к настоя­
щим кальмарам, однако, если изменение размеров объекта со временем опи­
сывается формулой Берталанфи, из этого вовсе не следует, что в нем происхо­
дит обмен веществ. 
http://jurassic.ru/

http://jurassic.ru/

ПОРТРЕТ КАРАКАТИЦЫ 
В ПОЛЯРИЗОВАННОМ СВЕТЕ 
У головоногих моллюсков глаза — почти как у нас с  в а м и .  Х о р о ш и е 
глаза. Ими еще Дарвин восхищался. Только цвет они не видят. Ну его ведь 
и кошки с собаками не различают. Зато головоногие моллюски видят поля­
ризованный свет. Не они одни — его и мухи с пчелами видят, и некоторые 
костистые рыбы, и головастики лягушек. А птицы и звери не видят. Но каль­
мары, каракатицы и осьминоги — животные в основном сумеречные и ноч­
ные. Днем спят. Зачем им видеть поляризованный свет? 
Свет, если кто забыл, это электромагнитные  в о л н ы . Волны на воде ко­
леблются вверх и вниз, перпендикулярно направлению их распростране­
ния. Электромагнитные колебания тоже поперечные: каждая волна колеб­
лется в своей собственной плоскости, перпендикулярной лучу. Но плоско­
стей, перпендикулярных лучу, бесконечно много. Обычный солнечный свет — 
совокупность волн, колеблющихся во всех возможных плоскостях. Эти плос­
кости распределены хаотично,  т . е . солнечный свет не  п о л я р и з о в а н . Но если 
он пройдет сквозь кварцевое стекло, пропускающее световые волны толь­
ко в одной плоскости, то станет поляризованным (линейно или плоско-по­
ляризованным): волны будут колебаться лишь в этой одной плоскости, иные 
просто не пройдут. Поляризационный фильтр из кварцевого стекла и про­
пускает  о д н у - е д и н с т в е н н у ю  п о л я р и з а ц и ю  с в е т о в ы х  в о л н .  П о с м о т р и ш ь 
сквозь очки с поляризующими стеклами и, если плоскости  п о л я р и з а ц и и 
очков и света совпадают, — увидишь свет, если не совпадают — ничего не 
увидишь. Темнота. 
Насекомые и ракообразные видят поляризованный свет — различают 
плоскость его поляризации. Свет, идущий от синего неба, поляризован, и 
поляризация в любой точке неба зависит от ее положения относительно 
солнца. Поэтому пчела может ориентироваться по солнцу, даже если оно 
закрыто облаками и виден лишь кусочек синего неба: поляризация укажет 
направление на солнце. Муха тоже видит солнце и в облачную погоду, ведь 
облака — это капельки воды, рассеивающие свет. 
Химия и  ж и з н ь  X X I век. 2000. №5. С.40-44. 
http://jurassic.ru/

92 
Каракатицы 
Свет, отражающийся от поверхности воды, также частично поляризуется, 
поэтому солнечные блики на песчаном дне поляризованы. И по ним можно 
ориентироваться, где сейчас солнце. Значит, для речного рака блики света на 
дне ручья выглядят иначе, чем для нас с вами. Кальмары и осьминоги — не 
насекомые, их глаза не фасеточные, а почти как человеческие, тем не менее 
поляризованный свет они видят: фоторецепторные клетки в сетчатке их глаз 
расположены так, что плоскости восприятия света в соседних фоторецепто­
рах строго перпендикулярны друг другу. Но осьминог свой охотничий участок 
на ощупь знает наизусть. А кальмары обычно мигрируют по глубинам, где сол­
нца не видно. Так что представить себе кальмара или каракатицу, ориентиру­
ющуюся по солнцу, мне довольно трудно (хотя такое предположение и выска­
зывалось). Для чего же им нужна такая способность? 
Этим занялся зоолог по имени Надав Шашар. Он работал в Мэрилендском 
университете в Балтиморе, а потом в Морской биологической лаборатории в 
Вудс-Холе (штат Массачусетс) и сотрудничал с целым рядом крупных специа­
листов по головоногим. Оказалось, что и кальмару, и каракатице, и осьминогу 
возможность видеть в поляризованном свете очень даже полезна! 
Что для кальмара самое важное? Конечно, сожрать кого-нибудь. А на вто­
ром месте? Разумеется, не быть сожранным! То же самое и для кальмарьей 
добычи, и для кальмарьих врагов. Что нужно для этого? Самое лучшее — стать 
невидимкой. Идеальное решение — быть прозрачным. Увы, совсем прозрач­
ным стать невозможно: глаза-то не спрячешь, светочувствительные клетки 
должны быть окружены непрозрачным пигментом, иначе как определить на­
правление, откуда пришел свет? Так что уэлсовский человек-невидимка дол­
жен быть слеп! Чернильный мешок тоже прозрачным не сделаешь. Но что 
нельзя сделать прозрачным, можно замаскировать. Например, серебристой 
обкладкой. Чтобы стать прозрачным, можно многим пожертвовать. Однако все 
это окажется ни к чему, если враг умеет делать прозрачное видимым! 
Вот бомбардировщик «Стеле». Радар его не видит. Stealth в переводе с ан-
глийсого — подкрадывающийся. Бегом подкрадываться нельзя. «Стеле» тихо­
ходен. Днем его ну почти из рогатки сбить можно. Он подкрадывается ночью. 
А теперь представьте, что изобретен радар, который «стелсы» видит (знающие 
люди говорят, у нас такие есть), — самолет станет беззащитен, как наши тихо­
ходные дальние бомбардировщики первых месяцев Отечественной войны. 
Так вот, для кальмара его поляризационное зрение — все равно что ра­
дар, видящий «стелсы»! Шашар с коллегами изучил в поляризационном мик­
роскопе совершенно прозрачных (для человеческого глаза) планктонных жи­
вотных, на которых охотятся мелкие или молодые кальмары. Оказалось, в 
поляризованном свете видны не только глаза, но и мускулатура, а также уси­
ки-антенны рачков. Не очень хорошо, но видны. И кальмары этим пользуют-
http://jurassic.ru/

Портрет каракатицы в поляризованном свете 

1   ...   5   6   7   8   9   10   11   12   ...   21


©emirsaba.org 2017
әкімшілігінің қараңыз

войти | регистрация
    Басты бет


загрузить материал