Профессор Знаев

СНОВА ВОКРУГ БИОНИКИ

Пытаясь опровергнуть утверждение Гальвани о «животном электричестве», Вольта проводил и такой опыт: надо прикоснуться к глазному яблоку оловянным листком, а в рот взять серебряную ложку.

Замыкание между собой ложки и листка приводит к световому ощущению в глазу.

Свой источник постоянного тока Вольта назвал поначалу «искусственным электричес­ким органом», поскольку тот вызывал удар, напоминающий разряд электрических рыб. Кстати, открытие Вольта практически мгно­венно получило всеобщее признание, а на его доклад в Парижской Академии наук явился сам Наполеон Бонапарт, по достоинству оце­нивший заслуги ученого.

По-видимому, первым ученым, испытав­шим на себе силу рыбьих «электростанций», был знаменитый географ и натуралист Алек­сандр фон Гумбольдт, наступивший во вре­мя своего аргентинского путешествия 1800 года на только что вытащенного из воды элек­трического угря.

Электрических рыб часто использовали ученые-физики в качестве лабораторных ис­точников тока, как, например, великий анг­лийский экспериментатор Майкл Фарадей. Поскольку многие естествоиспытатели счита­ли, что «животное электричество» должно об­ладать какими-то особыми признаками, он провел серию специальных работ, которыми доказал, что самые разные виды электриче­ства имеют одну природу.

Перед сильным землетрясением, как об­наружили японские сейсмологи, начинает не­обычайно беспокоиться сом. Оказалось, что часов за восемь до начала бедствия возника­ющее в воде электрическое поле становится настолько большим, что в десяток раз пре­вышает порог чувствительности этой рыбы.

Электрическая рыба гимнарх — крупный ночной хищник — непрерывно посылает слабые разряды, так что вокруг ее тела в воде про­текают электрические токи. Их картина в от­сутствие поблизости каких-либо предметов по­казана на рисунке слева на следующей страни­це. Но стоит чему-то оказаться в зоне локации гимнарха, как эта картина меняется, что сразу фиксируют электрорецепторы рыбы, причем она различает не только форму и размеры предме­та, но и его способность проводить ток.

Под линиями электропередачи наводится такое сильное поле, что начисто пропадает кровососущая активность комаров. Вблизи мощных электростанций птицы теряют спо­собность ориентироваться. Едва завидев свет голубого экрана телевизора, мыши покидают помещение, поскольку крайне чувствительны к излучениям электронной трубки.

«Ты, электрический зверек мой, в тиши­не мурлычешь под моей рукою», — писал французский поэт Ш. Бодлер о кошке. Из­вестно, что если погладить сухую кошачью шерсть, то она заряжается и встает дыбом. Однако мощность этой живой электростан­ции крайне низка: подсчитано, что для пи­тания всего лишь 15-ваттной лампочки тре­бовалось бы гладить одновременно 150 мил­лионов кошек!

Генерация растениями электрических им­пульсов в ответ даже на ничтожно малые, бе­зопасные раздражения носит, как показали отечественные ученые, предупредительный ха­рактер, мобилизуя органы и ткани для реак­ции на вероятное ухудшение внешних усло­вий. А некоторые исследователи даже полага­ют, что растения способны воспринять на рас­стоянии эмоциональное состояние человека.

В японском Мемориальном парке на ост­рове Окинава записали электрические сигна­лы растений и цветов, ввели в компьютер и преобразовали в звуки. Они стали основой для сочинения местным композитором «раститель­ной» симфонии в стиле рок.

Исследования искусственных кровеносных сосудов привели к выводу, что их внутрен­ней поверхности необходимо сообщать отри­цательный электрический заряд, иначе они увеличивают свертываемость крови. Оказа­лось, что многие ткани живого организма, в том числе и сосуды, находятся в электричес­ки заряженном состоянии, то есть являются биоэлектретами.

Медики выдвинули предположение, что точки акупунктуры, которые используют для иглоукалывания, представляют собой еще один, помимо нервных путей, канал переда­чи электрических сигналов в организм. К это­му их побудило то, что при введении иглы в такую точку человек ощущает слабый элект­рический разряд. Не наследство ли это на­ших древнейших предков, обитавших в море и обладавших электрорецепторами?

Кальмару для «запуска» своего реактивно­го двигателя требуется быстро и одновремен­но заставить сработать всю мускулатуру. Этой цели служат его гигантские нервные волокна, достигающие в поперечнике миллиметра. Они, кстати, в тридцатые годы нашего века стали замечательным объектом для исследований прохождения нервного импульса.

Необычная, по сравнению с машинами, на­дежность организма связана с избыточным числом одновременно действующих его эле­ментов. Так, для нормальной работы главно­го глазного нерва человека достаточно было бы четырех тысяч нейронов, а их там задей­ствовано 25 тысяч!

Информация, полученная до обеда, запоми­нается лучше, чем после еды. Доказано, что негромкая музыка активизирует концентрацию памяти и способность к запоминанию. Для тре­нировки мозга и улучшения его кровоснабже­ния полезно работать за пишущей машинкой или играть на клавишных инструментах, да и просто барабанить пальцами по столу.

По оценкам ученых, человеческий мозг при каждодневной напряженной нагрузке обраба­тывает за всю жизнь около 20 миллиардов единиц информации. Однако для того, чтобы всю ее хранить, достаточно было бы и тысяч­ной доли общего числа нервных клеток. Не­обыкновенную способность взаимозаменяемо­сти частей мозга продемонстрировал случай с известным ученым Луи Пастером, прожившим после паралича почти половину жизни с од­ним лишь здоровым полушарием и сделавшим в это время свои самые крупные открытия.

Большинство женщин баюкают детей, держа их на левой руке. Английские иссле­дователи объясняют это тем, что тогда ин­формация о поведении ребенка передается в правое полушарие мозга матери, отвечающее за эмоциональные реакции и лучше приспо­собленное для ее расшифровки. Также оно может, в отличие от левого, анализировать зрительные образы, неосознанно воспринима­емые глазами и обычно ускользающие от на­шего внимания.

Чтобы обезопасить подводные съемки от бегемотов, представляющих немалую угрозу для человека, знаменитый океанограф Жак Ив Кусто предложил изготовить подводную лодку по образу и подобию этого животного. Форма каучукового «собрата» настолько со­ответствовала представлениям бегемотов, что не вызвала у них подозрений и позволила благополучно завершить работу.

Редкую форму мимикрии открыли канад­ские биологи, назвав ее «волк в овечьей шку­ре». Мухи одного вида, имеющие черные по­лосы на крыльях, имитировали с их помощью полосатые лапки своего врага — зебрового па­ука. Определенным образом взмахивая кры­льями, муха копирует движения паука и от­бивает у него охоту к нападению.

Подчеркивая несоответствие, несовпадение зрительного восприятия человека с окружа­ющим нас миром и недостижимость фотогра­фической точности в живописи, известный итальянский художник Джорджо де Кирико говорил: «Я пишу то, что вижу своими за­крытыми глазами».

Группа ученых из Российской академии наук пришла к ошеломляющему выводу о том, что с помощью словесных мыслеобразов человек способен созидать или разрушать свой наследственный аппарат. Иначе говоря, сло­вами молитвы можно вызывать резервные силы, скрывающиеся в молекулах, ответствен­ных за передачу наследственных программ, а руганью и проклятиями — подавлять их.

Еще столетие назад, указывая на реаль­ную возможность моделирования действий животных, выдающийся отечественный уче­ный Николай Умов писал: «В целом ряде ак­тов, сопровождающихся сознанием и вызы­ваемых внешним миром, живая материя мо­жет быть заменена автоматом».

Голограмма — особый снимок в лазерных лучах — отличается тем, что каждая ее точка содержит всю информацию о заснятом объекте, поэтому даже ее кусочка достаточно для восста­новления полной картины съемки. По анало­гии с ней была создана математическая модель деятельности нейронной сети в мозгу человека. Такая сеть, внесенная в память компьютера, обладала некоторыми качествами нашего моз­га, например, могла, реагируя на внешний сиг­нал, порождать образы, причем не утрачивала работоспособности даже при разрушении 15 про­центов своих элементов.

Запущенный в октябре 1998 года амери­канский зонд «Глубокий космос — 1» дви­жется по Солнечной системе без какой-либо помощи с Земли. Управляет им суперкомпью­тер, способный провести зонд мимо комет и астероидов, обследовать их и всю информа­цию направить к своим создателям. Без их вмешательства космический навигатор лишь на основе собственных наблюдений и расче­тов всегда знает, где он находится.

В настоящее время ведутся разработки по созданию источников тока, аналогичных био­логическим мембранам, для применения в миникомпьютерах. Дело в том, что размеры та­ких элементов могут быть чрезвычайно малы, ведь толщина мембран составляет всего лишь проценты от миллионной доли метра!

Примером поразительной компактности может служить анализатор химического состава грунта Марса, разработанный россий­скими учеными и установленный на амери­канском марсоходе «Ровер». Целая лаборато­рия весит всего лишь 570 граммов и умеща­ется в чайной чашке. А электронный блок, обрабатывающий полученную информацию и готовящий ее к передаче на Землю, может разместиться в контейнере кубической фор­мы со стороной 8 сантиметров.

Немецкие эксперты, составившие прогноз развития науки и техники на первую четверть XXI века, предсказывают, что к 2020 году будут выяснены нейробиологические основы функционирования мозга — такие, как по­знание, память, язык и сны.

По мнению некоторых американских уче­ных, к 2030 году появится возможность со­здания суперкомпьютера, превосходящего по информационной мощности способности мозг всего человечества. К тому же времени для жи­телей развитых стран станет доступным ин­формационное бессмертие, когда все хранимые в мозгу человека сведения можно будет пере­писать на электронный носитель и хранить неопределенно долго или вставлять во взятое напрокат тело биоробота. Неужели действи­тельно претворятся в жизнь слова Норберта Винера о «передаче человека по телеграфу»?

Взглянув на картинку, открывающую эту главу, вы можете упрекнуть автора книги и художника в безудержной фантазии. Откуда может взяться столь необычное существо? Ка­ким образом совмещаются в одном организ­ме такие совершенно разные животные, как тигр и кит?

Что-то говорит нам: сама природа подобных монстров создать не может. Однако, если ал­химикам было позволительно надеяться на пре­вращение одних веществ в другие, то почему нельзя было мечтать о существах, сочетающих в себе черты разнородных организмов, так ска­зать, переходящих друг в друга? Подкрепля­лись эти надежды уходящими в древность пред­ставлениями о химерах — чудовищах с туло­вищем козы, головой льва и хвостом дракона.

Увы, русалки и сирены, пегасы и кентав­ры, встречающиеся в мифах и фольклоре, действительно были лишь плодом воображения. Многочисленные попытки скрестить, как шутливо говорится, бульдога с носорогом, не приводили к успеху. Природой был постав­лен непреодолимый барьер на пути получе­ния межвидовых гибридов.

Но постепенно достижения биологов под­вели человечество к поистине новой револю­ции. Сегодня стало возможно вмешиваться в ход тончайших природных процессов на ге­нетическом — наследственном — уровне и влиять на появление неведомых еще существ.

Зачем это нужно людям? Для удовлетво­рения любопытства? Для демонстрации воз­можностей науки? Для утверждения своего превосходства над природой?

В поисках ответа отступим немного во времени. Как справедливо отметил в начале XX века В. Брюсов, уже тогда наука и тех­ника воплотили многие заветные мечты че­ловечества. Были созданы быстроходные транспортные средства и установлена связь между людьми, немыслимая ранее по своей скорости и масштабам охвата. Строились грандиозные энергетические станции и воз­двигались огромные фабрики и заводы.

Но у этой медали прогресса была и обрат­ная сторона: возрастало количество произво­димых отходов, загрязнялась окружающая среда, возникали новые болезни. Не секрет, что бороться со всеми этими напастями, при­зывая на помощь ту же технику, оказалось людям не под силу. И нужно было вновь обра­титься к живой природе, в том числе к бак­териям, в мир которых только-только про­никал человек, для того, чтобы узнать, как она справляется с подобными проблемами.

Подумайте, например, существуют ли в природе, взятой отдельно от человека, такое понятие, как отходы? Конечно же, нет, у нее все идет в дело и огромную роль в этом игра­ют микроорганизмы. Так почему бы не поза­имствовать у них это «умение»?

Все больше узнавая о жизни и возможно­стях мельчайших существ, люди не только напрямую использовали их для своих нужд, но и добрались в конце концов до расшиф­ровки механизма наследственности. Иначе говоря, мы получили доступ к конструирова­нию организмов с заранее известными, необ­ходимыми нам качествами.

Вот так поначалу исподволь, по мере ус­пехов и достижений науки, сложилось новое направление нашей деятельности, называемое биотехнологией. Сегодня это одна из самых стремительно развивающихся отраслей, ори­ентированная на решение насущных проблем человечества.