Этот белок знаменит тем, что он – одна из "шестеренок" циркадных часов и отвечает за их подстройку по солнцу. Однако криптохром еще и фоторецептор, причем единственный, способный давать долгоживущую пару радикалов. Время ее жизни, как и способность к образованию связей с другими молекулами, зависит от спинового состояния образовавшихся неспаренных электронов. Магнитное же поле способно это состояние менять. Поэтому изменения в поведении криптохрома могут лежать в основе магниторецепции. В таком случае обладающие этой способностью животные и насекомые непосредственно видят магнитное поле. Нам – существам, лишенным такого чувства, – понять, как все это выглядит, невозможно. Но можно пофантазировать примерно так. При повороте головы меняется ориентация молекул криптохрома относительно геомагнитного поля. Тогда, согласно базовой гипотезе радикальной магниторецепции, меняется действие этого рецептора: пары радикалов схлопываются либо какой-то белок отцепляется от него. Коль скоро криптохром связан с восприятием синего и ультрафиолетового света, то формируемая им картинка в мозгу становится более или менее синей в зависимости от того, как изменилось положение глаза относительно магнитного поля. Птица фиксирует это изменение и выправляет курс.
Проверяется световая гипотеза просто. Птиц или дрозофил приучают реагировать на магнитное поле, затем выключают синий свет, и сразу вся выучка пропадает, когда его снова включают – возвращается. Другой способ: взять нормальных дрозофил и дрозофил с дефектным геном, кодирующим криптохром, и посмотреть, как магнитное поле влияет на их поведение – например, способность к ухаживанию за самками
[32]. У нормальных дрозофил сильное поле резко усиливает любвеобильность самцов, а на дефектных никак не сказывается. Вывод: дефектные не обладают магниточувствительностью.
Казалось бы, это доказывает неопровержимость радикальной гипотезы, и она оказывается прекрасной теорией, неплохо вписывающейся в экспериментальные данные. Однако есть серьезные возражения. Самое главное – предполагаемый механизм спиновой химии для слабого магнитного поля Земли до сих пор не продемонстрирован, его работоспособность зафиксирована для гораздо больших напряженностей магнитного поля.
Усложняют картину и животные, выпадающие из необходимых теоретикам закономерностей. Скажем, восточноамериканский краснопятнистый тритон обладает магниторецепцией не в одном, а в двух световых диапазонах – сине-ультрафиолетовом и близком к инфракрасному. Чтобы вписать его в концепцию, приходится придумывать весьма замысловатые превращения все того же криптохрома.
Наконец, многие магниточувствительные существа обходятся без света, например те же шмели, которые прекрасно ориентируются ночью. Есть данные, что некоторым птицам достаточно лунного света, но вот полярная крачка целый месяц летит из Арктики в Антарктику, не прекращая полет на ночь, то есть по меньшей мере четверть срока такого полета она почти лишена света Луны. А ведь если именно магниторецепция отвечает за прокладывание маршрута, но в темноте она не работает, то ночной безлунный полет точно собьет птиц с цели. Ну, разве что они используют Млечный Путь подобно жукам-навозникам.
Для выхода из этой тупиковой ситуации некоторые исследователи допускают одновременное существование разных механизмов. Например, Вольфганг и Росвита Вильчко уверены, что у птиц правый глаз с помощью радикального механизма определяет направление движения, а расположенные в спине частички магнетита помогают распознать местоположение
[33].
В общем, как видно, до разгадки тайны магнитного чувства пока что очень далеко. Может быть, простые и надежные опыты вроде наблюдений за упорядочением псов во время дефекации помогут найти путь к научной истине или хотя бы к непротиворечивой рабочей модели.
Почему птицы «любят» одни статуи и «не любят» другие?
Порой за разгадками волнующих тайн необходимо в буквальном смысле слова забраться в мозг другого существа и попытаться понять, как оно, обладая другими органами чувств, воспринимает окружающий мир. Если же это не удается, загадка так и остается до конца не разгаданной. Вот одна из них. Каждый, кто гулял по площадям любимого города и внимательно рассматривал статуи, замечал интересную закономерность: у некоторых на голове и плечах находится толстый слой птичьего помета, а другие стоят как будто только что из мастерской. Профан скажет, что тот, чья статуя засижена птицами, при жизни был нехорошим человеком, вот птицы ее и метят. Но не таков искушенный в познании премудростей исследователь. Он глубоко задумается и составит план, который поможет ему максимально близко приблизиться к непостижимой истине, как это сделал лауреат Игнобелевской премии 2003 года по химии Юкио Хироси. Он пытался понять, отчего статую в городе Канадзава голуби облетают стороной.
Принц Ямато Такэру, что означает "силач из дома Ямато", жил, согласно преданию, в I–II веках н. э., был сыном двенадцатого правителя Японии Кейко-тэнно и отцом четырнадцатого правителя Тюай-тэнно, прославился многими победами, объединил страну под властью ныне правящего дома и стал в конце концов божеством синтоистского пантеона. Его статуи стоят во многих уголках Японии. Одна из них и послужила объектом игнобелевского исследования.
Статую принца воздвигли в 1880 году в парке Кенроку-эн, одном из старейших парков страны, который создавался с XVII века трудами даймё из дома Маэда, владевших Канадзавой при власти сёгунов. В 1874 году, во время Реставрации Мэйдзи, когда была восстановлена власть императора и начались буржуазно-демократические реформы, парк открыли для публичного доступа, и вскоре жители города полюбили проводить там время. Вот и Юкио Хироси в детстве не раз бывал в этом парке, а зоркий глаз будущего исследователя приметил интересную особенность: в отличие от многих других памятников, статуя Ямато Такэру не была испачкана пометом – птицы сидели на всех окрестных деревьях, а этот памятник избегали. Лет в восемнадцать Юкио Хироси задался вопросом: отгоняет ли птиц магическая сила божественного принца или есть материальная причина? Ответ на него он нашел спустя 45 лет.
За это время Юкио Хироси успел стать металловедом в университете родного города, где изучал разрушение металлических сплавов. В 1989 году его лаборатория приняла участие в реставрации статуи принца. Обследовав ее, Юкио Хироси в очередной раз отметил, что никаких следов птичьего помета на ней нет. А затем занялся своим основным делом – изучением химического состава. Тут его ждал сюрприз: статуя была отлита не из оловянистой или свинцовистой бронзы, а из мышьяковистой, которую из-за вредности легирующего элемента давным-давно перестали использовать.
Содержание мышьяка в статуе принца оказалось высоким: 10 % в среднем. При этом – видимо, из-за ликвации, то есть расслоения, которое случается при затвердевании больших отливок из легированных сплавов, – в ногах мышьяка было 15 %, а в голове – 2 %. Получается, что статуя, ныне позеленевшая от патины, сразу после изготовления была разноцветной, ведь при малом содержании мышьяка бронза имеет красный цвет, а при большом – серебристый. Впрочем, скорее всего, мышьяк добавляли не для декоративных эффектов, а для повышения прочности сплава и снижения температуры плавления – у мышьяковистой бронзы она ниже, чем у оловянистой, делать из нее отливки проще.
