07.09.2022. - Неужели люди могут ориентироваться по магнитному полю

Неужели люди могут ориентироваться по магнитному полю

В издательстве "Альпина нон-фикшн" выходит книга журналиста Джеймса Нестора о фридайвинге и не только. ТАСС публикует отрывок о магниторецепции — особом чувстве, которое присуще некоторым животным и, вероятно, человеку. Полное название книги — "Глубина: Фридайвинг и новые пределы человеческих возможностей". Но уже оглавление с названиями вроде "–8750 метров" дает понять, что спектр рассмотренных тем Джеймсом Нестором широк, как сам океан, куда он погружается вместе со своими героями. Один из них — подводный фотограф, зоозащитник Фред Бюйль. "Фред объяснил мне, насколько полезным может быть фридайвинг для изучения акул", — пишет Нестор и с акул начинает рассказ о восприятии электрических и магнитных полей.

Никто точно не знает, каким образом акулы-молоты, острозубые песчаные и другие акулы ориентируются в непроглядной тьме глубоководья. Но большинство ученых полагают, что к этому имеют определенное отношение шестое чувство — магниторецепция — и маленькие неровности на головах акул. Эти неровности получили название "ампулы Лоренцини" по имени описавшего их в 1678 г. итальянского анатома. Они похожи на россыпь крохотных веснушек вокруг акульего носа и представляют собой поры, наполненные электропроводящей слизью. Каждая из примерно 1500 пор заканчивается волосковой клеткой, напоминающей один из крохотных волосков внутри человеческого уха. Эти клетки имеют реснички, способные улавливать малейшие изменения электрических полей в воде. Они функционируют во взаимодействии с боковой линией — полосой чувствительных клеток, которая тянется вдоль спины акулы от носа до хвоста.

Все животные, включая людей, генерируют слабые электрические поля, которые создаются нейронами, постоянно выдающими электрические сигналы. Тело акулы работает как огромная антенна — оно улавливает сигналы, пульсирующие вокруг него. Когда акула принимает сигнал, который ей нравится, она подплывает поближе. Если ей покажется, что сигнал исходит от чего-то, что можно съесть, она кусает. Бюйль объясняет мне, что полные гидрокостюмы, в которые одеваются фридайверы, предназначены не столько для сохранения тепла (температура воды на Реюньоне вполне комфортная — примерно 25 °С), сколько для ослабления электрических сигналов, излучаемых человеческим телом*.

Акулы обладают поразительно острым чувством электрорецепции. Тесты, проведенные на пойманных больших белых акулах, показали, что эти создания способны улавливать электрические поля, напряжение которых составляет всего 125 миллионных долей вольта. Куньи акулы могут ощущать напряжение в 2 миллиардные вольта, а новорожденные акулы-лопаты (малоголовые молот-рыбы) — менее 1 миллиардной вольта.

Для сравнения представьте себе, что вы опустили полуторавольтовую батарейку в Гудзон на Манхэттене, а потом протянули провод от этой батарейки до находящегося от него на расстоянии примерно 560 километров Портленда. Куньи акулы и акулы-лопаты могут уловить слабый электрический сигнал, поступающий с этого провода. Это чувство в пять миллионов раз сильнее, чем все чувства человека. Это намного более острое чувство, чем все остальные, доселе известные нам.

Акулы обладают необычайно развитой электрорецепцией, поэтому многие ученые полагают, что эти животные способны воспринимать слабую энергию электромагнитного поля Земли. Сила последнего — от 0,25 до 0,5% силы магнитика на холодильник. Это значительно больше, чем сила электрических полей добычи, улавливаемая акулами.

Акулы не единственные существа, обладающие магниторецепторными неровностями на носу, и не единственные обитатели моря, способные воспринимать магнитные поля.

В 2012 г. группа немецких ученых пыталась установить, каким образом радужная форель ухитряется ежегодно возвращаться в одни и те же нерестовые места. Они предположили, что способность этих рыб ориентироваться под водой вслепую каким-то образом связана с неровностями, имеющимися у них на носу и сильно напоминающими акульи ампулы Лоренцини. Когда исследователи соскоблили несколько таких неровностей и поместили их во вращающееся электрическое поле, клетки начали вращаться синхронно с ним. Иными словами, у форели на носу есть клетки, функционирующие по тому же принципу, что и стрелка компаса, и рыбы, возможно, используют их для навигации.

В дальнейшем ученые выделили из носового эпителия форели клетки, содержащие отложения магнетита (высокомагнитного минерала, который использовался в первых компасах), что, возможно, стало еще более важным открытием. Акулы, дельфины, некоторые киты и другие мигрирующие морские животные имеют такие же клетки и, по всей видимости, используют их похожим образом.

Некоторые моллюски в полнолуние при перемещении из глубоких зон океана в более мелкие, где они охотятся, ориентируются на магнитный север. Даже морские бактерии, которые, по мнению палеонтологов, появились более двух миллиардов лет назад и, возможно, являются самыми первыми обитателями планеты, используют крошечные частицы магнетита, чтобы плыть вдоль силовых линий магнитного поля. Этот природный GPS существует миллиарды лет и, как и вся жизнь, зародился в океане.

В теле человека тоже содержится магнетит. Он обнаружен в черепе, а именно в решетчатой кости, отделяющей носовую полость от мозга. Местоположение клеток, содержащих магнетит, в теле человека близко соответствует их местоположению в тканях акул и других мигрирующих животных. Эта особенность унаследована нами от магниточувствительных рыб, от которых пятьсот миллионов лет назад произошли и люди, и акулы.

Пока не доказано, что современный человек может использовать содержащийся в его организме магнетит или какие-то рецепторы, чтобы улавливать слабое магнитное поле Земли. Но три десятилетия исследований показывают, что это возможно.

Первым ученым, предпринявшим попытку задокументировать и измерить человеческую магниторецепцию, был Робин Бейкер, преподаватель Манчестерского университета. Его интересовало, каким образом древние полинезийские мореходы умудрялись проплывать сотни километров в открытом океане и неизменно находить дорогу домой. Какое-то время можно было ориентироваться по солнцу и звездам, но не всегда — тучи порой затягивали небо на несколько дней, а бурное море могло быстро сбить суда с курса.

Капитан Джеймс Кук писал о Тупайе, туземном вожде с острова Раиатеа неподалеку от Таити, которого он взял на борт своего корабля "Индевор" в 1769 г. Тупайя составил подробную и точную карту территории от Маркизских островов до Фиджи, охватывающую расстояние свыше 4000 километров. В течение следующего года, когда "Индевор" плавал по южной части Тихого океана и за ее пределами, Тупайя всегда мог указать точное направление к своему родному острову, невзирая на местоположение корабля, время суток и погодные условия.

Австралийские аборигены из племени гуугу йимитирр обладали замечательным чувством направления, что нашло отражение в их языке. Вместо слов "право", "лево", "впереди" и "сзади" они используют стороны света: север, юг, запад и восток. Если кто-то из племени гуугу йимитирр хочет, чтобы вы подвинулись и освободили для него место в постели, он просит вас переместиться на несколько десятков сантиметров к западу. И эти люди не наклоняются назад — они наклоняются к северу, или к югу, или к востоку.

Для полноценного общения представителям племени гуугу йимитирр нужно постоянно осознавать собственные координаты, а это совсем непросто в закрытом помещении или ночью. Но для них это вторая натура — как и для множества народов Индонезии, Мексики , Полинезии и других регионов, в языках которых тоже закреплена эта особенность.

В 1990-е гг. ученые из исследовательской группы сравнительной когнитивной антропологии при Институте психолингвистики Макса Планка в Нидерландах провели следующий эксперимент. Носителю цельтальского языка (это майяский язык, на котором говорят около 370 000 человек, проживающих в южной части Мексики. В нем, как и в языке племени гуугу йимитирр, закреплена абсолютная система координат) были завязаны глаза. Его поместили в темную комнату и раскрутили. Затем ученые попросили этого человека (в исследовании его имя не фигурировало) указать на север, юг, восток и запад. Он легко и безошибочно сделал это двадцать раз подряд.

Поразительная способность ориентироваться была у представителей древних культур не исключением, а нормой. В мире, где не было ни карт, ни GPS, знание своего точного местоположения в лесу, океане или пустыне было вопросом выживания. Все представители этих культур обладали врожденным чувством направления, не зависевшим от визуальных ориентиров. Робин Бейкер полагал, что в основе этого чувства лежала магниторецепция. В 1976 г. он решил это проверить.

В ходе своих первых экспериментов Бейкер завязывал глаза студентам, увозил их на автомобиле по извилистой дороге на расстояние нескольких километров от города, а потом отводил по одному в открытое поле, причем глаза у студента оставались завязанными. Там Бейкер просил его показать, в каком направлении находится университет. Студенты указывали правильное направление с частотой, превышавшей частоту, характерную для чистой случайности. Бейкер проводил эксперименты в разных местах, в разное время и с разными студентами. В ходе одного эксперимента 39 студентов указали правильное направление с 80%-ной точностью. Это все равно что закрыть глаза, покружиться и указать на часовом циферблате сектор между 10:30 и 12:00. Последующие эксперименты дали аналогичные результаты. В течение следующих двух лет Бейкер повторил свой эксперимент 940 раз; для этого он привлек 140 студентов. В целом эксперименты дали веские основания полагать, что студенты использовали для ориентации в пространстве какое-то невизуальное чувство.

Затем Бейкер решил проверить, является ли это чувство ориентации магнитным. Проведенные ранее эксперименты с зелеными черепахами и птицами показали, что любое из этих существ теряет способность ориентироваться даже на очень небольших расстояниях, если привязать магнит к его голове. Магнитное поле, создаваемое прикрепленным к голове магнитом, было сильнее магнитного поля Земли, поэтому была выдвинута гипотеза о том, что это сбивало животных и они начинали считать все направления севером.

К головам одной половины студентов Бейкер прикреплял магниты, а к головам остальных — немагнитные медные бруски. Он завязывал студентам глаза, вывозил по извилистой дороге из города и выпускал каждого в чистое поле. Студенты без магнитов указывали правильное направление значительно более точно, чем те, у кого были магниты. Дополнительные эксперименты дали похожие результаты. Бейкер предположил, что магниты воздействуют на людей так же, как на птиц и черепах, лишая их способности ориентироваться.

Обработав полученные числовые данные всех своих экспериментов, Бейкер сделал вывод: "У нас нет никакого другого выбора, кроме как признать наличие магнитного чувства ориентации у человека". Результаты были опубликованы в журнале Science.

Бейкер утверждал, что магниторецепция у человека отличается от других чувств, например зрения и обоняния. Эти чувства мы осознаем, то есть немедленно понимаем, когда они включаются (например, когда открываем глаза) или выключаются (когда затыкаем уши).

Человеческая магниторецепция функционирует иначе. Это бессознательное, латентное чувство; мы не ощущаем, когда оно активируется или отключается, — так же, как в большинстве случаев не замечаем, что дышим. В этом смысле магниторецепция подобна главному рубильнику жизни: мы не подозреваем о ее существовании, пока не оказываемся в ситуации, когда нам необходимо ее использовать.

В современном мире такая возможность у нас появляется редко. Городская планировка, указатели на дорогах и прочие ориентиры, созданные человеческим обществом, позволяют нам в любое время точно знать, где мы находимся. По мере централизации населения, роста городов и развития технологий потребность в остром чувстве магниторецепции отошла у людей на второй план и стала латентной. Совершенно так же, как и необходимость задерживать дыхание и нырять, чтобы собирать пищу на дне моря.

Результаты экспериментов Бейкера по исследованию магниторецепции у людей встретили яростные возражения. В 1980-е гг. были проведены десятки других экспериментов в этой сфере. Одни из них оказались абсолютно безуспешными, другие дали смешанные результаты. Однако через десять лет выводы стали неоспоримыми. Вероятность того, что результаты всех экспериментов по выявлению магниторецепции у человека являются чистой случайностью, составляла менее 0,005. С точки зрения статистики, вероятность попадания молнии в ваш дом куда выше: один шанс из двухсот.

Чтобы доказать наличие у людей магниторецепции, ученым нужно было выяснить, как она работает. Для этого им требовалось обнаружить соответствующий рецептор. В 2011 г. ученые медицинского факультета Массачусетского университета нашли такой белок.

В качестве объекта исследования ученые выбрали плодовых мушек, которые обладают доказанной магниторецепцией. У них был удален ген, кодирующий белок, который позволял им воспринимать магнитные поля и реагировать на них. Затем им был введен аналогичный ген из генома человека — CRY2. После введения гена, кодирующего человеческий белок, к мушкам вернулась способность ощущать магнитные поля и реагировать на них; это означало, что белок человека обладал той же способностью воспринимать магнитные поля, что и белок плодовых мушек.

Неясно, является ли этот белок рудиментом или он активно используется в какой-то разновидности человеческой магниторецепции. Но доктор Стивен Репперт, ученый, возглавлявший эти исследования, сказал, что будет очень удивлен, если у людей не окажется магниторецепции. "Ее используют многие животные. Я думаю, вопрос состоит в том, чтобы выяснить, как ее используем мы", — сказал он.

Что касается Робина Бейкера, открытие гена CRY2 реабилитировало его в глазах научной общественности.

— Двадцать лет назад было сложно принять существование магниторецепции у человека, потому что не был известен белок-рецептор, — сказал он. — Этих новых данных действительно может быть достаточно, чтобы переубедить сомневающихся. Интересно будет посмотреть.

Источник