Медузы дали людям глаз

Свет не просто даёт жизнь. Для многих обитателей нашей планеты он же несёт в себе тысячи и миллионы бит информации. Кто-то извлекает из неё максимум – вплоть до способности видеть инфракрасное и ультрафиолетовое излучение и даже угол поляризации света. Человечество же ограничивается рецепцией трёх цветов, а абсолютному большинству видов достаточно градаций серого.

И у одноклеточных водорослей, и у сложноорганизованных глаз птиц работает один и тот же принцип возбуждения светочувствительного пигмента, хотя сами пигменты отличаются. Но это не единственное, что их объединяет: как выяснили Збынек Козмик и его коллеги, генетические последовательности, обеспечивающие развитие глаза у кишечнополостных и позвоночных, очень похожи. Работа учёных опубликована в последнем номере Proceedings of the National Academy of Sciences.

Главная чувствительная составляющая глаза – фоторецептор, превращающий свет определенной длины волны во внутриклеточный, а затем и в межклеточный сигнал. Из-за их внешнего вида фоторецепторы делят на две большие группы: рабдомные (безресничные), характерные для беспозвоночных, и реснитчатые, используемые черепными.

Отличаются они не только по строению, но и по принципу действия. Рабдомы используют в качестве светочувствительных молекул r-опсин и фосфолипазу С, в то время как реснитчатые – c-опсин и фосфодиэстеразу.

Эти, казалось бы, несущественные для непосвященных отличия для биологов имеют принципиальное значение, подчеркивая отдельные пути развития органов зрения.

Вторая общая черта – темный пигмент, уменьшающий рассеивание фотонов и «концентрирующий» свет непосредственно на фоторецепторе. У позвоночных это меланин, а вот у всех остальных арсенал разнообразнее – птерины у кольчатых червей, птерины и оммохромы у насекомых, а сам меланин встречается у простейших планарий.

Глаза кубомедуз, появившихся на нашей планете сотни миллионов лет назад, весьма похожи на наши даже по строению: у них есть примитивная роговица, хрусталик и сетчатка.

Теперь к ним добавились и общие генетические «корни» с глазами позвоночных.

Козмик установил, что в развитии глаз как медуз, так и более совершенных созданий участвуют одни и те же транскрипционные факторы, среди которых ключевую роль играет фактор Mitf. Кроме того, медузы, в отличие от остальных беспозвоночных тварей, используют меланин, а в их нервной системе встретился и c-опсин, характерный для более высокоорганизованных организмов.

Эти находки можно объяснить тем, что наши глаза – далекие «потомки» светочувствительных органов кишечнополостных, программа развития которых в «законсервированном» состоянии дошла до нас через не воспользовавшихся ею червей. Однако ученые настаивают на независимых путях развития, подразумевая, что все организмы в данном аспекте обладают примерно одинаковым генетическим «запасом», но медузы, в отличие от насекомых, червей и рачков, выбрали тот же путь, что и позвоночные.

Причем и стрекающие, и черепные активно используют опсины, не задействованные в зрении. У тех и у других «противоположный» опсин участвует в развитии мозга – если, конечно, так можно назвать небольшие нервные сплетения по периметру купола медузы. У позвоночных в состав палочек и колбочек входит c-опсин, а r-опсин в ганглионарных клетках сетчатки, судя по всему, отвечает за подстройку циркадианных ритмов по свету.

Эта работа еще раз подтвердила, что принцип «умные люди мыслят одинаково» работает и в эволюции, будь это выбор пути оплодотворения или способ формирования глаза. А наличие генетического «багажа» вовсе не обязывает к его использованию.

Ной на Волге

Природные катастрофы преследуют человечество на протяжении всей его истории. Мифологическая традиция изобилует описаниями всевозможных наводнений, землетрясений, засух и других напастей, свидетельствующих о бессилии человека перед стихией.

Одним из наиболее ярких эпизодов такого рода является описание Всемирного потопа в Библии и многих других литературных памятниках разных народов. По мере того как средневековые суеверия отходили на задний план, всё чаще возникали мысли о том, что подобное грандиозное явление действительно имело место, и по причинам вполне земного характера.

При появлении в научном лексиконе такого понятия как «глобальное потепление» тема катастрофических наводнений стала привлекать внимание даже людей, далёких как от религии, так и от науки. Причем если глобальное потепление многие считают результатом жизнедеятельности людей, то мировое наводнение, имевшее место в прошлом, когда не было промышленности, очевидно, имеет совсем другую причину. Тем интереснее исследовать это явление с научной точки зрения.

В России этой проблемой занимаются довольно мало. Одним из наиболее увлеченных и плодотворных ученых в этой области является доктор географических наук, профессор Андрей Чепалыга, ведущий научный сотрудник Института географии РАН. Корреспондент «Газеты.Ru» Сергей Мартынов побеседовал с профессором о последних результатах его работ.

Андрей Леонидович, прежде всего, расскажите, что подтолкнуло Вас заняться такой необычной для отечественной науки темой как реконструкция обстоятельств Всемирного потопа?

В этом случае, как часто бывает, нам «помогла заграница», а именно американцы. У них со времен научного анархизма Фейерабенда многие исследования начинаются с вопроса «а почему бы и нет?». Если столько написано о Всемирном потопе, то он непременно должен был быть. И непременно в тех местах, где зародилась человеческая цивилизация, то есть на стыке Европы и Азии. Значит там и надо искать истоки наводнения.

Примерно такими рассуждениями руководствовался американский ученый Билл Райан, когда в 1993 году отправился в экспедицию на Черное море, по результатам которой опубликовал множество научных работ. Райан с сотрудниками нашел древнюю береговую линию на глубине ста метров, датированную 8400 лет назад. На основании этого он утверждал, что в то время произошло затопление Черного моря водами потопа. В США разгорелась научная дискуссия, на которую меня и пригласили в качестве эксперта.

Мои коллеги из Москвы, провожая меня на семинар в Нью-Йорк, скептически улыбались, совсем, мол, мракобесием занялся. Хотя я и сам относился поначалу не очень серьезно к этой затее. Но потом, выслушав на месте все аргументы, заинтересовался.

Вы стали развивать теорию Райана или выдвинули свою?

Сначала у меня не было определенной точки зрения. Я просто стал анализировать литературу и поставил перед собой задачу выявить историю бассейнов Понто-Каспия: найти свидетельства гидрологического события, которое можно было бы по масштабам, по скорости, по катастрофичности интерпретировать как Всемирный потоп.

И я нашёл такое событие.