Профессор Знаев

ОПЯТЬ ВОКРУГ БИОНИКИ

О чувствительности нашего органа осяза­ния — кожи — можно судить по тому, что тыльная сторона ладони ощущает прикосно­вение даже невидимой паутинки.

Ее действие сравнимо с давлением грузика массой всего лишь 0,03 грамма.

По прогнозам, полимерные материалы ста­нут широко применяться в качестве замени­телей кожи к 2010 году. На сегодня извест­ны такие случаи, когда с помощью искус­ственной кожи удавалось спасти жизнь при ожогах 97 процентов тела и разрушении бо­лее 80 процентов кожных покровов.

Ученый мир узнал о существовании утко­носа ровно 200 лет назад. Естествоиспытатель Дж. Шоу описал его так: «Из всех извест­ных нам до сих пор млекопитающих это жи­вотное кажется самым невероятным по свое­му строению — у него совершенно утиный нос, насаженный на голову четвероногого... По первому впечатлению невольно возникает мысль, что кто-то создал утконоса искус­ственно просто из озорства». По последним данным, утконос — одно из древнейших су­ществ, ему не менее 100 миллионов лет.

Важность учета закона Вебера-Фехнера была продемонстрирована рентгенологами. При постановке диагноза по увеличению про­зрачности кости на ренгтенограммах они за­мечали изменения лишь в тех случаях, ког­да костная ткань теряла уже 30 процентов минералов! Причина неудач крылась в осо­бенности наших глаз оценивать яркость или освещенность.

Рыбы не используют теплолокаторов — и потому, что в воде инфракрасные лучи силь­но поглощаются, и потому, что температура тех обитателей водоемов, которые служат им пищей, не отличается от температуры окру­жающей среды. А змеи и насекомые, живу­щие на суше, имеют тепловые локаторы, по­скольку сами холоднокровны и могут регис­трировать излучение, испускаемое теплокров­ными животными. Так, лишенная слуха, зре­ния и обоняния гремучая змея мгновенно бро­салась на источник тепла. Немногим уступа­ют змеям по чувствительности москиты — они ощущают колебания температуры в не­сколько тысячных градуса!

Удивительно точно сформулировал особен­ности обоняния писатель В. Набоков: «... как известно, память воскрешает все, кроме за­пахов, и зато ничто так полно не воскрешает прошлого, как запах, когда-то связанный с ним». А Наполеон, сосланный на остров Свя­той Елены, писал: «С закрытыми глазами я узнал бы мою Корсику по запаху».

Томас Айснер, профессор биологии из США, называет себя так: «По сути я — это нос, к которому приделан человек». Необы­чайная чувствительность к запахам позволи­ла ему обнаружить интересный случай. Смер­тельно опасные для пушистых тлей хищни­ки — личинки златоглазки — маскировались как по виду, так и по запаху, который уда­лось уловить ученому, от «сторожевых собак» тлей — муравьев. Приняв облик своих жертв, личинки беспрепятственно их пожирали.

Китайские исследователи выяснили, что змеи, выползающие задолго до будущего зем­летрясения из своих нор даже в зимнее вре­мя, реагировали на увеличение концентра­ции сернистого газа, выделяемого из недр. Буревестники и альбатросы чувствуют запах рыбы на расстоянии более трех километров, акула же способна почуять запах крови в воде при ее концентрации одна стомилионная часть!

Созданный в Англии электронный распоз­наватель запахов установил, что характер за­паха мужчины не меняется неделями, а жен­щины пахнут по-разному даже в течение дня. В германских городах ставят на окраинах и обочинах дорог надувные фигуры из пласти­ка, испускающие «человеческий» запах для отпугивания диких животных.

Среди опытных образцов оружия, испытывавшегося НАТО во время боевых действий в Югославии, применялась и бомба-«вонюч­ка», распространяющая в радиусе нескольких километров нестерпимое зловоние. Этот запах преследует солдат противника несколько су­ток, не давая им принимать пищу и воду.

В начале восьмидесятых годов один из ис­ландских ученых изобрел новый освежитель. Через десять лет он продавался уже в 14 стра­нах. Это — знаменитый «Антиполицай», уничтожающий за 5 минут все «неприлич­ные» запахи.

Издатели, кинематографисты и компози­торы предусматривают выпуск книг, филь­мов и музыкальных произведений, сопро­вождающихся созданием «атмосферы» запа­хов, соответствующей содержанию их тво­рений. Медицина готовится к диагностике болезней по характерным запахам, распро­страняемым больными. В Англии уже вы­пущен будильник, в определенное время ис­пускающий пахучие вещества, управляющие пробуждением.

Акулы, как и многие рыбы, снабжены осо­бым органом чувств, позволяющим улавли­вать малейшие колебания воды и ориентиро­ваться в потоках, выби­рая струи с большими или меньшими скорос­тями. Это боковая ли­ния — тончайшие кана­лы, лежащие почти под кожей по обеим сторо­нам тела и обладающие множеством рецепто­ров. Акула на картин­ке прекрасно чувствует аквалангиста, но не ве­дет себя агрессивно из-за... осторожности и даже трусости — она никогда не атакует, прежде чем не убедится, что объект нападе­ния уступает ей в силе.

Рыбы — единственные из позвоночных животных, у которых вкусовые рецепторы находятся не только в ротовой полости, но и на поверхности тела, в том числе на усах и плавниках. А бабочки и мухи чувствуют вкус расположенными на ногах рецептора­ми. Причем бабочка заметит присутствие сахара, даже если одну его ложку раство­рить в ведре воды.

Горько-пряный вкус перца, от которого во рту пылает огонь, оказывается, создается ве­ществом, действующим на тот же рецептор, который раздражается от прикосновения к нему чего-либо горячего. Французские ученые полу­чили недавно самые сладкие заменители саха­ра, настолько активные, что для ощущения сладости достаточно одной их молекулы. А чес­нок, даже если его сок разбавить в 125 000 раз, подавляет рост бактерий.

Одна клетка давным-давно появившихся на Земле простейших организмов уже обла­дала всеми чувствами, обеспечивая возмож­ность воспринимать свет, запах, ощущать гра­витацию и магнитное поле. Так, кишечная палочка обладает примерно двадцатью типа­ми различных рецепторов. Возникшие впо­следствии многоклеточные организмы, по су­ществу, не «изобрели» ничего принципиаль­но нового в рецепции.

Известны случаи, когда перед природны­ми катастрофами микроорганизмы начинали поглощать строго определенные вещества из окружающей среды. А одна из американских фирм вывела бактерии, способные обнаружи­вать в воздухе соединения, сопутствующие ядохимикатам, взрывчатым веществам, нар­котикам и продуктам сгорания топлива.

По частоте стрекота сверчка можно до­вольно точно определять температуру возду­ха. Погодные приметы, связанные с чайка­ми, объясняются чувствительностью к изме­нению давления их полых костей, действу­ющих подобно вакуумным коробочкам барометров-анероидов. Попугай одного из кубин­ских капитанов исполнял перед дождем ме­лодии вальсов Штрауса, перед бурей — рит­мичную самбу, а накануне урагана — бра­вурные марши!

Австрийский врач Р. Барани, ставший ла­уреатом Нобелевской премии по физиологии и медицине за работы по исследованию вес­тибулярного аппарата, начал их с опыта, в котором установил, что у человека начинает­ся головокружение и он теряет равновесие, если в его ухо вбрызнуть холодную воду.

Саламандры — хвостатые земноводные — обладают удивительным «чувством родины». Даже когда их отвозили в другой водоем, рас­положенный за горным хребтом в полторы тысячи метров высотой, большинство из них, потратив три года (!), вернулись домой.

Необычно острое чутье собак позволяет им, например, заменять своих хозяев-почтальонов и разносить корреспонденцию, никогда не сбиваясь с запомнившегося по запахам марш­рута. А ослы, даже не зная дороги, всегда точно определяют кратчайший путь между двумя пунктами. Если же им приходится выбирать из нескольких вариантов дороги, они предпочитают ту, где меньше подъемов и спусков, причем интуицию осла подтвер­дили компьютеры.

С конца прошлого века известно растение- компас — дикий салат, листья которого рас­полагаются примерно по меридиану. Живот­ные инстинктивно укладываются спать голо­вой на восток, что объясняется влиянием магнитного поля Земли. Не так давно в орга­низмах пчел были обнаружены магнитные кристаллики, благодаря чему стало понятно многое в их поведении. Возможно, это пред­видел поэт И. Бродский:

Я заснул. Когда я открыл глаза, Север был там, где у пчелки жало.

Когда-то было модно устраивать цветочные часы: клумбу засевали такими растениями, чашечки цветов которых открывались после­довательно, с промежутками в час-два. А рас­тения, чувствительные к длине светового дня, можно «заставить» цвести на севере летом, ис­кусственно укорачивая светлое время суток.

Чтобы не сбивать биоритмы у больных, надолго прикованных к постели в помеще­ниях без окон, изобрели «ложные окна» из крупноформатных диапозитивов с пейзажа­ми, освещенность которых меняется в стро­гом согласии со временем суток. Их также намерены встраивать в подземные бункеры военных баз.

Биологические часы мечехвоста, управля­ющие суточной чувствительностью его глаз, находятся в передней части мозга. Полага­ют, что за регулировку цикла сна-бодрствования у позвоночных, в том числе у челове­ка, отвечает шишковидная железа — эпи­физ, так сказать, переоборудованный эволю­цией «третий глаз», теменной орган. Его роль подтвердили эксперименты германских ученых, когда на головы птицам надевали черные колпачки с прорезями для глаз и клюва. После этого птицы потеряли представ­ление о времени, даже яйца отложили не в положенный срок.

Изменить ход биологических часов чело­века можно с помощью препаратов, изготов­ленных на основе вырабатываемого эпифизом вещества.. Иной способ — освещение глаз или коленей, которые, как упоминалось, реаги­руют на свет. И то, и другое позволяет ле­чить людей, страдающих расстройством сна, а также оперативно помочь тем, кто попал в другой часовой пояс.

В начале нашего века множество опытов с «психоэнергией» и «биолучами» проводил американский физик Р. Вуд, но ни один из экспериментов не подтвердил особой приро­ды этих феноменов — все объяснялось в рам­ках обычной физики и биологии. Однако до сих пор ждут разгадки такие явления, как лозоходство — поиск подземных источников с помощью взятых в руки ивовых прутьев. Так, один монгольский геолог, опираясь лишь на свою интуицию, выявил за двадцать лет более восьмисот источников воды под землей.

Английские селекционеры пытаются по просьбе полиции вывести суперсобаку с ню­хом ищейки, силой боксера, скоростью до­бермана и дисциплинированностью немец­кой овчарки. Это напоминает мечту о «био­ническом Фантомасе» — искусственно созданном существе, сочетающем самые совер­шенные органы чувств различных животных и насекомых.

• Обитающие у подводных гидротермальных источников черви могут вынести не только высокую температуру, но и, как оказалось, годовую дозу радиации, в 40 раз превышаю­щую предельно допустимую дозу, которую че­ловек может получить за всю жизнь!

Говоря в предыдущих главах о различ­ных органах чувств, мы до сих пор концен­трировали свое внимание в основном на том, чем живые существа воспринимают идущие извне сигналы. Называли мы эти приемни­ки рецепторами. Как вы помните, они были световыми и слуховыми, обонятельными и осязательными.

Но во всех случаях рецепторы являются лишь, так сказать, входом в организм. И мы не раз уже вынуждены были упоминать, что принятая ими информация сообщается даль­ше — мозгу, который обрабатывает ее, реша­ет, как ею распорядиться, и передает сигна­лы, приводящие в действие различные орга­ны и части тела с помощью мышц.

Таким образом, что бы мы — и другие су­щества — ни зафиксировали, нам необходимо обработать воспринятое. Как это происходит в живом мире? Способны ли мы создать устройства, которые так же успешно смогут пе­рерабатывать и хранить информацию?

Конечно, скажете вы, и назовете уже та­кой относительно простой для вас прибор, как компьютер, который представлен на картин­ке в начале главы. Он, кстати, вполне спосо­бен не только передать изображение реально­го объекта, чтобы тот оставался для нас уз­наваемым, то есть обрабатывать визуальную информацию, но может конструировать несу­ществующие, мнимые предметы — виртуаль­ную реальность — и работать с ними.

Наверняка вы приведете еще немало при­меров могущества компьютеров — вплоть до игры в шахматы на уровне чемпиона мира. Безусловно, в живой природе такого не встре­тишь. Но подумайте вот о чем. У изобра­женного на мониторе доисторического яще­ра вся система восприятия управления его организмом занимала, в общем-то, немного места и была автономной. Так же и у дру­гих живых существ. А добились ли мы в наших искусственных устройствах, даже при выполнении ими нехитрых функций, подоб­ной степени миниатюризации и независимо­сти от человека?

Еще более непростой вопрос. Создавая машины для переработки и хранения инфор­мации, а их часто называют думающими, интеллигентными машинами, люди пытались выяснить, а что же собой представляет сам процесс мышления? И вообще, могут ли мыс­лить другие существа, кроме нас? Нельзя ли какие-то их умственные способности воспро­извести технически?

Все эти проблемы не могли бы не только быть хоть как-то решены, но их даже невоз­можно было бы поставить, если бы люди не научились использовать... электричество. Ведь какой бы современный прибор, предназначен­ный для любого рода работы с информацией, вы ни вскрыли, всегда найдете внутри пере­плетения проводов, спаянные контакты и не­пременно — тот или иной источник тока, скажем, батарейку.

Но какова связь между прохождением электричества по бездушным устройствам и приборам и тем, как обрабатывается ин­формация в организмах живых существ? Вот, пожалуй, с истории, открывшей эру применения электричества, и стоит начать эту главу.