Открытия и гипотезы, 2015 №05

Вспомним, что мышца — тоже электрический орган, потенциалы мышечных волокон компенсируются не полностью. Для нас, неразвитых наземных млекопитающих, камбала, зарывшаяся в песок, абсолютно незаметна, но ее выдает пульсация жаберных мышц. Акула «видит» вспышки мышечной активности — по частоте они как раз попадают в оптимум ампулярных рецепторов — и атакует. Точно так же она атакует и искусственный генератор разрядов.

Если же спрятать камбалу за непрозрачный для тока экран, то акула ее проигнорирует.

Эти опыты проделал в начале 70-х годов американский ихтиолог голландского происхождения Адрианус Кальмейн. Есть еще и потенциалы дыхания — вода, которую рыба выбрасывает из жабр, отличается по ионному составу, а значит, любое существо, дышащее под водой, можно засечь с помощью электрорецепции. Полезнейшее «шестое чувство»! Недаром палеоихтиологи полагают, что в палеозое. 300–600 млн. лет назад, оно было у всех предков рыб (и не только рыб), а к настоящему времени некоторые группы его утратили.

Удар по электрическому глазу

Сейчас принято считать, что существует шесть групп электрических рыб. Помимо мормирид и гимнотид, это электрические скаты, ромботелые скаты Raja (те самые, которых упомянул Дарвин), звездочеты и сомы. Кстати, слабоэлектрической оказалась морская корова, единственный вид звездочетов, обитающий в Черном море.

Перечень слабоэлектрических сомов открыли сомы перистоусые, у которых обнаружили короткие разряды Мэри Хейчдорн (США) с соавторами В 1993 году удалось показать, что к слабоэлектрическим рыбам относятся клариевые сомы. То, что эти сомы способны воспринимать электрические поля, известно еще с XIX века. В 60-е годы XX века Лиссманн и Мейчин исследовали пороги их электрочувствительности, но они полагали, что сомы не могут сами генерировать разряды. Однако Лиссманн высказывал предположение, что слабоэлектрические виды могут быть обнаружены среди сомообразных, поскольку у сильноэлектрического сома, как и у ската с угрем, должны быть найдены слабоэлектрические родичи.

Зарегистрировать разряд от африканского клариевого сома удалось почти случайно. В отличие от слабоэлектрических скатов и звездочетов, сомы упорно отказывались производить разряды в ответ на тычки палкой. Оставалось надеяться: вдруг они сделают это по каким-то своим внутренним резонам, если подождать подольше? Чтобы увеличить вероятность счастливого события, в аквариум с электродами поместили сразу двух сомов, но оба «молчали*». Опыт решили прекратить, однако аппаратуру не выключили. И вдруг электроды начали регистрировать разряды — сомы пришли в себя после поимки и принялись выяснять отношения (рис. 4).

Рис. 4. Иллюстрация из статьи Барона, Орлова и Голубцова (1994): африканский клариевый сом C.gariepinus тоже производит разряды, но только при «общении» с себе подобными — например, при агрессии.

Что ж, если бы инопланетяне похитили человека и посадили в одиночную камеру, едва ли они в скором времени узнали бы, что разумные с планеты Земля генерируют акустические колебания частотой от десятков до тысяч герц. А вот если бы отловили сразу двоих, эта тайна раскрылась бы мгновенно.

Когда стало ясно, что тестировать рыб на электрогенерацию надо не по одной, а парами, это еще расширило их список: благодаря этой методике в него попали полиптерусы и силуриевые сомы. По представителям отряда Polypteriformes, или многоперообразных, есть пока всего одна публикация, но что существенно — это новая, седьмая группа электрических рыб.

Среди силуриевых, или настоящих сомов стоит упомянуть амурского сома, который водится на Дальнем Востоке России, в Китае, в Японии.

В целом можно сказать, что проблема «недостающего звена» в головоломке Дарвина снята. Но что с поведенческой значимостью? Для чего сомам электрический орган?

Как уже было сказано, в одиночестве клариевые сомы «молчат». Это говорит о том, что электрорецепция у них менее специализирована. Клариевые сомы генерируют разряды преимущественно при агрессивно-оборонительных отношениях.

Выяснилось, что сомы атакуют друг друга разрядами на близких дистанциях — агрессор подплывает почти вплотную. Амплитуда напряжений на теле жертвы — 2–5 мВ (максимум 12 мВ) при расстоянии между электродами 5 см. При этом чувствительность сомов к электрическим полям — почти 1 мкВ/см. «Электрический разряд, сопровождающий атаку, может выполнять функцию «удара по электрическому глазу», ослепляющему атакуемую рыбу и «подсвечивающую» ее для электрического восприятия атакующей». Все мы видели в кино, как один крутой парень направляет свет фонаря другому в лицо. Можно предположить, что для сома, воспринимающего электрический удар всем телом, такой поступок врага еще неприятнее, и неприятность тем больше, чем сильнее разряд. Видимо, это и определило ход эволюции электрических органов, направленный на повышение напряжения.

Обними меня покрепче

Помимо борьбы с конкурентами, перед каждой рыбой стоит еще одна важная задача — выбор партнера и размножение. Естественно было проверить, не посылают ли самцы и самки друг другу электрические сигналы во время нереста.

Для исследований очень удобно, что нересту клариевых сомов можно вызвать инъекциями гормона гонадотропина. За время одного нереста в лабораторных условиях у сомов бывает более ста спариваний, что тоже хорошо для набора статистики. Кроме того, ритуал спаривания всегда соблюдается с величайшей точностью, в нем четко повторяются мельчайшие детали, вплоть до положения усов партнеров (рис. 5).

Рис. 5. Ритуал спаривания азиатских клариевых сомов (прорисовка по видеосъемкам; самец подкрашен серым) и разряды, которые генерирует самка.

Самец плотно охватывает своим телом голову самки, после чего рыбы несколько секунд сохраняют неподвижность. Затем самка резко изгибает переднюю часть тела, не вырываясь при этом из объятий, и выметывает икру.

Происходит это всегда в одной и той же фазе ритуала, когда скула самца плотно прижата к боку самки в том месте, где находится яичник. Самка выбрасывает икру через несколько десятых секунды после начала пачки разрядов.

О том, какую роль могут играть электрические сигналы в размножении мормирид и гимнотид, вся жизнь которых сопровождается генерацией электрических разрядов, было высказано множество гипотез.

Возможно, например, что самка оценивает зрелость и «качество» самца, регистрируя его разряды. Есть экспериментальные данные, показывающие, что у мормирид самка выбрасывает икру в ответ на имитацию разрядов самца своего вида, но не других видов. Наконец, высказывалось предположение, что мормириды с помощью разрядов синхронизируют выброс половых продуктов.

Рис. 6. Электрический скат Torpedo nobiliana. Именно в его честь названы боевые корабельные торпеды.

Рис. 7. Электрический угорь Electrophorus electricus чемпион среди живых генераторов.

Рис. 8. Электрический сом