Занимательная биология

Нескольких квантов света достаточно, чтобы сработала система передачи зрительных ощущений. Наш глаз видит едва не минимум световой энергии, почти самую малую возможную во вселенной ее «расфасовку» — шесть-десять фотонов! Такая фантастическая чувствительность обеспечивается изумительно экономичным пусковым механизмом сетчатки, который приходит в действие, поглощая только квант света. Нужен лишь очень слабенький световой «щелчок», чтобы чуть толкнуть один электрон в молекуле ретинена, и тогда заработают калиевые и натриевые дверцы зрительных нейронов, и в мозг побежит поток информации.

Химическая формула ретинена такова, что боковая ветвь составляющих его атомов углерода содержит серию чередующихся двойных связей. В них все дело. «Я немного расскажу об этом, — говорит Р. Фейнман в своих великолепных лекциях по физике. — Двойная связь означает, что там есть дополнительный электрон, который легко сдвинуть вправо или влево. Когда свет ударяет по этой молекуле, то электрон каждой двойной связи на один шаг сдвигается. В результате переместятся электроны во всей цепи, подобно тому, как упадут при толчке поставленные друг за другом костяшки домино, и хотя каждый из них проходит очень небольшое расстояние, в целом получается такой же эффект, как будто электрон с одного конца перескочил на другой!.. А поскольку двигать электрон взад и вперед не так уже трудно, то ретинен очень сильно поглощает свет».

Но прежде чем все это случится, свет должен упасть на сетчатку. Ее клетки, преобразуя световую азбуку в код, понятный мозгу, сработают точно и воспроизведут в нашем сознании четкую картину увиденного в том случае, если оптическая система глаза наложит на сетчатку хорошо сфокусированное изображение предмета, который мы рассматриваем.

Свет фокусирует («загибает» его лучи в один центр) вначале роговица — прозрачная полусфера, образующая переднюю стенку глаза (когда мы спим, ее прикрывают веки).

Впрочем, форма роговицы не совсем сферическая. Природа, изобретая глаз, «продумала» все (почти все!) до мелочей. «Сферическая линза, — говорит Р. Фейнман, — обладает известной оптической оберрацией. Наружная часть роговицы более „плоская“, чем у сферы, причем как раз настолько, чтобы аберрация ее оказалась меньше, чем у линзы, которую мы поставили бы вместо нее!»

За роговицей — цветная радужина (черная, коричневая, голубая, серая — у каждого своя). В ней дырочка — зрачок. Радужина — это диафрагма: она, то сжимаясь и уменьшая зрачок, то растягиваясь и увеличивая его, пропускает в глаз столько света, сколько нужно. Как в фотоаппарате: в сумерках — диафрагма маленькая, зрачок большой. При ярком солнце — диафрагма большая, зрачок маленький.

За радужиной лучи света попадают прямо в «объятия» хрусталика — двояковыпуклой линзы из органического вещества. Он их «загибает» к центру еще больше, чем роговица. Хрусталик, как луковица, сложен из разных слоев, и каждый его слой преломляет лучи под определенным углом: центральные слои сильнее, чем наружные. Поэтому он может позволить себе быть менее кривым, чем любая монотонно преломляющая линза на его месте.

Роль хрусталика двойная: просто фокусировка и аккомодация — установка зрения на разные дистанции. Каждый, кто хоть раз фотографировал, знает, что, снимая близкие и далекие предметы, фокус в аппарате постоянно приходится менять: то удалять, то приближать объектив к светочувствительной пленке. Точно так же устроены глаза каракатиц, кальмаров и осьминогов. Когда смотрят они вдаль, хрусталик «отъезжает» вперед. Когда рассматривают что-нибудь у себя под щупальцами, глазные мышцы тянут его назад — к сетчатке.

У нас и наших родичей позвоночных животных механика аккомодации другая: хрусталик не ползает взад-вперед, как объектив в фотокамере, но лишь сильнее сжимается в шарик, либо растягивается в чечевицу и так меняет фокусное расстояние пронзающих его лучей.

Пройдя через хрусталик, они падают на сетчатку, а это, в сущности, частичка мозга. Сетчатка сплошь сложена из нейронов и световых рецепторов — палочек и колбочек. По непонятной причине она словно вывернута наизнанку: сверху, ближе ко входу в глаз, лежат нервные клетки, а за ними рецепторы, так что свет должен вначале пройти через нечто непрозрачное, чтобы достичь цели — алчущих его палочек и колбочек. И это после того, как столько изобретательности было потрачено на создание совершеннейшей оптики на передней стенке глаза! «В общем, — сокрушается Фейнман, — некоторые вещи в устройстве глаза кажутся нам великолепными, а некоторые просто глупыми». Вот вам пример того, что не все в природе разумно и целесообразно.

Никакого глубокого смысла, никакой необходимости выворачивать сетчатку наизнанку не было. Это доказывает нам осьминог.

«Если, — пишет один ученый, — попросить зоолога указать наиболее поразительную черту в развитии животного мира, он назвал бы не глаз человека (конечно, это удивительный орган) и не глаз осьминога, а обратил бы внимание на то, что оба эти глаза, глаз человека и глаз осьминога, очень похожи».