Jei gamta turėtų tyrimų ir plėtros skyrių, jo inžinieriai dirbtų be pertraukų: vieni testuotų naujus „pojūčius“, kiti tobulintų audinių atsinaujinimą, dar kiti – būdus matyti šilumą ar bendrauti ultragarsu. Daug gyvūnų iš tiesų turi „supergalias“ ir kasdien jomis naudojasi be jokio triukšmo – tiesiog tam, kad išgyventų.
Tai – ne „magijos triukai“, o labai konkretūs biologiniai sprendimai: baltymai, ląstelės, nervai ir fizika lauko sąlygomis. Įsižiūrėjus į juos iš arčiau, viskas tampa dar įdomiau, nes šiose „supergalių“ sistemose dažnai matyti užuominos į būsimą mediciną, technologijas ar net jutiklių ir medžiagų projektavimą.
Regeneracija – kūno taisymas tarsi po sistemos atnaujinimo
Viena „kinemiškiausių“ supergalių, kurios vis dar pavydi medicina, yra gebėjimas atauginti prarastas kūno dalis. Populiariausia žvaigždė čia – aksolotlis, varliagyvis, galintis atauginti galūnę, uodegą, dalį širdies ir net kai kuriuos nervų sistemos elementus. Panašius gebėjimus demonstruoja ir triuškinės driežų giminaitės – traskos. Be stuburinių, tikri regeneracijos čempionai yra plokščiosios kirmėlės – mažučiai gyvūnai, kurie geba „atkurti save“ iš nedidelio kūno fragmento. Jei prie to pridėsime žvaigždūges (atau gančias rankas) ir danio žuvis (stebėtinai gerai regeneruojančias širdį), gausime ištisą biologinių „remonto“ mechanizmų katalogą.
Regeneracija nėra paprastas „žaizdos užgijimas“, kaip komiksuose apie Wolverine’ą. Organizmas iš esmės paleidžia naujos struktūros kūrimo programą. Po sužalojimo pažeistoje vietoje susidaro savotiškas biologinis „statybų aikštelės“ darinys – blastema. Aplink žaizdą esančios ląstelės gali atsukti savo vystymąsi atgal arba pakeisti funkciją, pradeda sparčiai dalytis ir tvarkingai išsidėsto pagal planą: čia bus kaulas, čia – raumuo, čia – kraujagyslės, čia – nervai.
Ypač svarbus klausimas – kaip kūnas „žino“, ką tiksliai atkurti ir kokia seka tai daryti. Čia veikia cheminiai signalai (molekuliniai kelrodžiai), audinių elektriniai potencialai ir net tai, kaip aplink žaizdą sklinda nerviniai impulsai.
Kodėl žmogaus kūnas to nedaro taip pat? Mūsų audiniai dažnai pasirenka greitesnį ir saugesnį kelią – randėjimą. Randas yra tarsi laikina apsauginė siena: jis saugo, bet neatkuria buvusios architektūros. Gyvūnams, kurie pasižymi aukštu regeneracijos lygiu, randėjimas dažnai būna „prislopintas“, o imuninė sistema veikia kitaip – vietoj ilgalaikio uždegimo gana greitai pereina į audinių perkūrimo fazę. Ši pusiausvyra tarp gynybos ir atstatymo yra viena karščiausių regeneracijos tyrimų temų.
Magnetorecepcija – kompasas galvoje
Vienas mažiausiai mums įprastų pojūčių – magnetorecepcija, gebėjimas jausti Žemės magnetinį lauką. Šiuo „kompasu“ naudojasi migruojantys paukščiai (pavyzdžiui, liepsnelės, pečialindos), jūriniai vėžliai, į gimtąsias upes grįžtančios lašišos ir kai kurie vabzdžiai. Jiems magnetinis laukas – ne abstrakti sąvoka iš fizikos vadovėlio, o reali navigacijos dalis: dar vienas žemėlapio sluoksnis, veikiantis tada, kai nematyti nei saulės, nei žvaigždžių.
Manoma, kad biologija čia pasitelkia bent du skirtingus „kompasus“. Pirmasis yra cheminis–kvantinis ir siejamas su baltymais kriptokromais, esančiais tinklainėje. Supaprastinus: šviesa sužadina reakcijas, kurių metu susidaro molekulių poros su susietomis elektronų būsenomis. Žemės magnetinis laukas gali šiek tiek pakeisti šių reakcijų pusiausvyrą, o tai galiausiai paverčiama nerviniu signalu. Paukščiui tai gali reikšti tarsi ant regimo vaizdo uždėtą „filtrą“, kuris subtiliai nurodo kryptį.
Antrasis mechanizmas – labiau „mechaninis“. Kai kuriuose audiniuose aptinkama mikroskopinių magnetito kristalėlių, besielgiančių tarsi mažytės kompaso rodyklės. Jei jos sujungtos su receptoriais, net ir menkiausios jėgos, veikiančios kristalus magnetiniame lauke, gali pakeisti jų padėtį ir sukelti nervinį atsaką. Nors dėl tikslių detalių mokslininkai vis dar ginčijasi, pati esmė aiški: gamta geba paversti nepaprastai silpną fizikinį signalą naudinga informacija apie aplinką.
Ultragarsas ir echolokacija – matymas garsais
Šikšnosparniai ir delfinai „mato“ garsais. Jie skleidžia ultragarso impulsus (aukšto dažnio garsus, kurių žmogaus ausis nebegirdi), o po to analizuoja nuo kliūčių ir grobio atsispindėjusį aidą. Skrydyje šikšnosparnis gali atskirti kandį nuo lapo, o delfinas – suvokti daikto formą ir struktūrą drumzliname vandenyje, kur rega beveik bejėgė.
Praktiškai tai – siųstuvo, antenos ir superkompiuterio derinys, tik visi šie elementai yra biologiniai. Šikšnosparnis generuoja trumpus „spragtelėjimus“ ar sudėtingesnius signalus garsu, kuriuos sukuria gerklos, o aidas surenkamas ausimis, kurių forma veikia kaip kryptinė antena. Smegenys įvertina aido grįžimo laiką (atstumą), skirtumus tarp kairės ir dešinės ausies (kryptį) ir dažnio pokyčius (Doplerio efektą, leidžiantį spręsti apie judėjimą).
Delfinai daro tą patį vandenyje: spragtelėjimai generuojami nosies srityje, o aidas geriausiai priimamas per apatinį žandikaulį, kuris perduoda vibracijas į vidinę ausį. Jų suvokiamas pasaulis yra ne statiška nuotrauka, o nuolat atsinaujinantis „sonarinis filmas“.
Ultragarsu tarpusavyje bendrauja ir kai kurie graužikai, pavyzdžiui, pelės. Mums tai tyla, o joms – emocijų ir socialinių signalų kupina kalba.
Elektrorecepcija – pojūtis, kurio mes visai neturime
Yra gyvūnų, kurie elektrinį lauką jaučia taip, kaip mes – prisilietimą. Ryklių ir rajų kūnuose yra itin jautrūs organai – Lorencinio ampulės. Jų dėka šie plėšrūnai geba aptikti menkiausius elektros signalus, kuriuos skleidžia judantys grobio raumenys, net jei jis pasislėpęs smėlyje.
Elektrorecepcija būdinga ir ančiasnapiams. Nardydami jie užmerkia akis ir užsikemša ausis, o dugną „skaito“ snapu, reaguodami į aplinkos elektrinius laukus.
Kitas šios supergalios variantas – elektrinės žuvys, ypač gėlavandenės rūšys Amazonėje. Kai kurios iš jų generuoja silpną elektrinį lauką ir stebi, kaip jį iškraipo aplinkiniai objektai. Tai tarsi erdvės „lytėjimas“ elektra: skirtingos medžiagos skirtingai praleidžia srovę, todėl elektrinis laukas būdingu būdu „susiraukšlėja“, o žuvies smegenys šį vaizdą iššifruoja.
Yra ir žuvų, gebančių sukurti itin stiprius išlydžius – čia elektra tampa nebe pojūčiu, o galingu ginklu.
Šilumos matymas – biologinė termovizija
Grupės gyvačių, tokios kaip barškuolės ir kai kurie pitonai, gali aptikti infraraudonąją spinduliuotę, t. y. objektų skleidžiamą šilumą. Tai nereiškia, kad jų akyse įmontuota termovizinė kamera kaip kino personažui Predator, tačiau jos turi specialias duobutes – šilumos jutimo organus – snukio srityje. Šios struktūros reaguoja į menkiausius temperatūros pokyčius, kuriuos sukelia šiltos aukos skleidžiama spinduliuotė.
Mechanizmas labai elegantiškas: plona membrana tokioje duobutėje įkaista nuo infraraudonųjų spindulių, o nervinės ląstelės šį pokytį paverčia elektriniu signalu. Smegenys sujungia informaciją iš abiejų galvos pusių ir gauna savotišką „šilumos žemėlapį“, ypač naudingą naktį. Tai tarsi termografinis filtras, sakantis: „čia yra šilta, gyva ir vertinga dėmesio“.
Kamufliažas ir „odos keitimas“ – optika pagal užsakymą
Aštunkojai, sepijos ir kalmarai geba akimirksniu keisti odos spalvą, raštą ir net dalinai – faktūrą. Tai ne tik prisitaikymas prie aplinkos fono. Taip jie ir komunikuoja, gąsdina plėšrūnus ar grobį, kartais kuria judančius, mirguliuojančius raštus, kuriuos sunku sekti akimis.
Jų odoje gausu chromatoforų – pigmentinių ląstelių, veikiančių tarsi mažytės užuolaidos. Kai aplinkiniai raumenys susitraukia, pigmento „langelis“ išsiplečia ir spalva tampa matoma. Po jais dažnai yra iridoforų bei leukoforų, kurios atspindi ir išsklaido šviesą, suteikia metalinį blizgesį arba šviesina foną.
Visa tai valdo nervų sistema. Galvakojis nieko nelaukia, kol pasikeis kokie nors cheminiai procesai – jis tiesiog „piešia“ ant savo kūno elektriniais impulsais. Tai – optinis ekranas iš gyvų ląstelių.
Ekstremalus atsparumas – išgyventi sausrą, vakuumą ir laiką
Nesporčiai dauginiai, dar vadinami vandens meškučiais, tapo savotiška „nesunaikinamumo“ ikona. Jie gali pereiti į kriptobiozės būseną, kai medžiagų apykaita sumažėja iki beveik neaptinkamo lygio. Išdžiūva, susiraito ir virsta tarsi biologine kapsule. Atkūrus drėgmę, „atsibunda“ ir grįžta į įprastą aktyvumą.
Pagrindinis tikslas – apsaugoti tai, kas ląstelėje brangiausia: baltymus, membranas ir DNR. Ekstremalioms sąlygoms atsparūs organizmai pasitelkia visą strategijų kompleksą: stabilizuoja struktūras specialiais baltymais, „supakuoja“ jautrius elementus į apsauginius kompleksus, neutralizuoja pažeidimus, kuriuos sukelia spinduliuotė ir išdžiūvimas. Tai ne absoliutus nepažeidžiamumas, bet stulbinamas atsparumas būtybei, kurią galima vos įžiūrėti ant nago.
Ką mums sako šios supergalios?
Visos šios savybės turi bendrą bruožą – jos yra atsakas į labai konkrečias aplinkos problemas. Regeneracija padeda gyventi pasaulyje, kuriame sužalojimas nėra išimtis. Magnetorecepcija būtina, kai kasmet reikia įveikti tūkstančius kilometrų ir sugrįžti tiksliai į tą pačią vietą. Echolokacija laimi ten, kur rega pralaimi tamsai ar drumzlinam vandeniui. Elektrorecepcija neįkainojama, kai grobis slepiasi po smėliu ar dumblu. O kriptobiozė leidžia išgyventi ten, kur gyvenimas, rodos, „išjungtas“.
Žmogui tai priminimas, kad mūsų „normalus“ pasaulio jutimas tėra viena iš daugelio galimų strategijų. Gamta per milijonus metų išbandė ir sureikšmino daugybę alternatyvių pojūčių ir biologinių įrankių rinkinių. Mūsų užduotis kita – išmokti juos suprasti be mitų ir legendų. Kai suvoki, kaip realiai veikia audinių regeneracija ar paukščio „kompasas akyje“, tai nustoja būti pasaka ir virsta idėjų žemėlapiu, kurį galbūt ateityje panaudosime medicinoje, technikoje ir gamtos apsaugoje.
