Как мы ориентируемся. Пространство и время без карт и GPS

Я познакомилась с Киршвинком на конференции, организованной Королевским институтом судоходства, который специализируется на навигации в воздухе, на море и в космосе. Один раз в три года эта конференция, посвященная животным, собирает самых известных ученых, которые знакомят коллег со своими исследованиями. В тот год конференция проходила в Королевском колледже Холлоуэй, викторианском здании в нескольких милях к юго-западу от Лондона, в роскошных интерьерах которого снимался сериал «Аббатство Даунтон». Во время перерывов на чай с сэндвичами становилось ясно, что здесь встретились исследователи, которые работали в этой области не один десяток лет, и поэтому атмосфера была дружественной. Однако во взглядах ученых наблюдался раскол.

Один лагерь составляли те, кто был убежден, что биологический компас можно объяснить магнетитом, – это кристаллы железа, присутствующие в клетках животных и позволяющие развиться органам, которые способны обнаруживать геомагнитное поле. Во втором лагере были те, кто верил, что магниторецепцию следует представлять как биохимическую реакцию, на которую влияет магнитное поле Земли, – модель навигации, в основе которой лежит квантовая физика. Некоторые исследователи утверждали, что биологический компас может включать сочетание нескольких механизмов, но многие участники конференции направляли все бюджеты своих лабораторий на подтверждение превосходства одной теории над другими, превращая поиск биологического компаса в научную гонку. Ставки были велики: можно было не только обрести уважение и почет, решив проблему, над которой столько лет напрасно билась наука, но и найти возможность широкого применения этого решения в технике и медицине. Например, открытие механизма биологического компаса могло способствовать развитию новой, только что зародившейся сферы науки – квантовой биологии, основанной на идее о том, что квантовая механика – это не только «глубоко залегающий фундамент, на котором стоит биология»[88], но и реальный механизм, стоящий за многими биологическими явлениями. Возможно, вместе с этим открытием наступит и новая эра магнитогенетики и мы получим способность управлять молекулами в клетках с помощью магнитного поля.

Именно Киршвинк обнаружил минерал магнетит, природный оксид железа, в организме пчел и почтовых голубей, когда еще учился в аспирантуре Принстонского университета. Вскоре он предложил магнетит в качестве основы биологического компаса животных. Для обнаружения магнитного поля Земли достаточно присутствия в клетке лишь нескольких кристаллов магнетита, писал он. Энергичный и искренний, Киршвинк твердо верит в гипотезу магнетита как основы навигации животных. Это, как он объясняет, и есть наиболее рациональный путь эволюции для миграционного поведения, которое наблюдается у самых разных видов животных. Естественный отбор взял некое явление, которое проявлялось очень слабо, – чувствительность магнетита к магнитному полю – и посредством мутаций и репликации генов улучшил его до такой степени, что появились такие мастера навигации, как малый веретенник. «Такие вещи создаются постепенно. Для этого должна быть возможность. Нужно чем-то обладать, чтобы это выбрать, – объясняет Киршвинк. – Когда есть магнит – легко выбрать магнит».

Казалось бы, присутствие магнетита в организме многих животных служит верным доказательством этой модели биологического компаса. В 2000-х гг. многие исследователи думали только об одном: как бы найти магнетит в обонятельных клетках радужной форели, в мозге слепышей и в верхней части клюва почтовых голубей. Но затем группа ученых из Института молекулярной патологии в Вене присмотрелась повнимательнее: исследователи сделали срезы клювов у сотен почтовых голубей, обработали их с помощью окрашивания, чтобы выявить клетки, содержащие железо, и обнаружили большой разброс в количестве таких клеток. У одних голубей их насчитывалась лишь пара сотен, у других – десятки тысяч. Возможное объяснение состоит в том, что эти клетки просто продукт иммунного ответа в птичьих лейкоцитах. Это не значит, что гипотеза магнетита мертва, – вовсе нет. «Один эквивалент магнитной бактерии может дать киту компас. Это всего одна клетка, – говорит Киршвинк. – Удачи в поисках».