Видящие... без глаз

Телеграмма от моего друга Юрия Орлова была немногословна, но обещала многое: "Только что вернулся Москву. Привез тебе подарок пражских ихтиологов. Пересылаю нашим сотрудником, поезд… вагон..."

Ты пойми меня, дорогой читатель: я стоял на перроне вокзала и, глядя на приближающийся поезд, видел совсем не электровоз, а огромную бутыль, наполненную самыми редкими и удивительными рыбками.

Пещерные рыбки отлично ориентируются и без глаз

- Это вам посылали рыб? Пожалуйте в купе.

Я оглядываю полки - где же бутыль?! И тут мне преподносят... простую поллитровую баночку. Я даже вспотел от расстройства: в сумраке раннего утреннего света я разглядел в ней всего лишь три рыбки, совсем обыкновенные, белесые, напоминающие обычных карасиков.

- Спасибо, - преувеличенно бодро поблагодарил я и вышел на перрон. Что за чушь? Издевается надо мной Юрий? Или... Еще и еще раз я внимательно разглядываю рыб. Нет, это не караси, ясно виден жировой плавник, характерный для лососевых и харацинид. Чувствую, что эти невзрачные рыбки чем-то беспокоят меня, что-то в них не то, а вот что - не могу понять. И вдруг я уловил, что в них необычно: рыбы были... без глаз! Совсем без глаз! Слепые, пещерные.

Такси едет удивительно медленно. А надо скорее - зима, холод. Юрий прислал банку без всякого утепления. Держу рыб за пазухой, там теплее - ведь надо сохранить драгоценную посылку. Я уже не жалею об огромной бутыли с невиданными рыбами. Мысли заняты только слепыми. А что я знаю о пещерных рыбах? Приходится сознаться - ничего.

Дома листаю толстые тома аквариумных справочников - русские, чешские, немецкие, американские. Того, что надо, нет. Лишь три-четыре строки. Но все-таки ясно: совсем не обязательно устраивать затемненный аквариум/ слепые пещерные рыбки хорошо живут и в обычных, даже в компании с любыми мирными рыбками. Значит, можно их пересаживать из банки, значит, есть надежда, что они приживутся. Только бы не погибли, вода в банке охладилась до 12°С, а ведь рыбы - уроженцы Мексики, это для них смертельный холод. Они и в самом деле почти лежат на боку.

Медленно подогреваю банку, высаживая рыб в аквариум. Проходит день - и рыбки покрываются, грибком. Вот несчастье! Развожу в воде акрифлавин. Выздоравливают. Проходит несколько месяцев. Рыбки живут, но у самки сильно раздувается брюшко: у нее киста, сквозь прозрачные бока видно, как в желтой жидкости болтаются при движении мертвые икринки. Это смертельно. Как жаль! Конечно, три рыбки интересны и сами по себе, но ведь основные наблюдения требуют большего количества рыб, а кроме того, хотелось закрепить этот редкий вид у советских аквариумистов, размножить и распространить слепых рыбок.

А может быть, попробовать...? Нет, нет, это большой риск, рыбка слишком нежна, да и исход почти всегда бывает смертельным. Каждый день стою я в раздумьи около аквариума, и, наконец, решаюсь. Приготавливаю блюдечко, наливаю до половины водой из аквариума, рядом кладу несколько комков ватки. Ловкий взмах сачком - взрослых слепых рыб ловить нетрудно - и самка оказывается в блюдечке. Теперь мокрую, невыжатую вату кладу на жабры, чтобы не обожглись сухим oвоздухом их нежные листочки, и операция началась.

Одной рукой, мокрым комком ваты держу рыбку, другим комком медленно поглаживаю по брюшку от головы к хвосту. Ничего не выходит. А если надавить? Опасно - вдруг покалечу. Но терять нечего: надавливаю. Брызнула желтая жижа с икрой, а я давлю еще и еще, пока мне не кажется, что брюшко опустело. Тогда несчастная больная с миром отпускается с операционного стола. Рыбка валится на бок и идет ко дну. Конечно, я так и думал... Но нет! Она пошевелилась, выпрямилась и - поплыла!

Два дня плавала эта рыбка с брюшком, вогнутым внутрь. Потом страшная яма исчезла, рыбка приняла обычный вид и стала нормально питаться. И тем же летом от этой самки, перенесшей такую тяжелую операцию, я получил три помета икры. Вот когда из этой икры поплыли тучи мальков, когда они подросли, тогда-то и началась самая интересная работа по изучению этих рыб. Но прежде чем рассказать об этих исследованиях, нам не мешало бы хоть раз спуститься в пещеру и уж во всяком случае познакомиться с особой отраслью биологии - биоспелеологией.

Первые исследования пещер и их своеобразного населения относятся к XVII веку. В это время вюрцбургский монах Кирхер в книге "Mundus subterraneus" ("Мир подземелья") сообщил первые сведения о пещерных животных. Примерно в те же годы ученый Вальвасор открыл в пещерах северного берега Средиземного моря земноводное, совершенно бесцветное и слепое существо, обитавшее в подаодных озерах и получившее название протей. Протеем интересовались многие биологи XVIII и XIX столетий, но действительно, серьезное изучение биологии пещер началось лишь в первом десятилетии XX века. В ряде стран возникали научные общества исследователей пещер. Поскольку наука о пещерах в целом называется спелеологией, биологическое ответвление ее получило название биоспелеология.

Каковы же характерные условия жизни в пещерах? Во-первых, отсутствие света, затем постоянно низкая температура. Кстати, слепые рыбки потому и выдержали перевозку при 12°С, что они в пещерах переносят близкое к этому охлаждение, в то время как на поверхности пылает жара. В пещерах обычно очень высока влажность воздуха - до 90%. Большинство пещер - карстовые, из-за постоянного процесса растворения известняка вода пещерных водоемов имеет высокую жесткость - от 16 - 20° и выше. Это обстоятельство первое время нас смущало, казалось, что слепые рыбки не станут размножаться в мягкой ленинградской воде. Но рыбы рассеяли наши сомнения, они уже не один год нерестуют при 5° жесткости. Впрочем, в литературе есть указания, что при более высокой жесткости (14 - 16°) большая часть икринок развивается до выклева мальков. Возможно, мы имеем тут процесс, обратный наблюдаемому у неонов. Предполагают, что сперма слепых рыб дольше остается живой, а сперматозоиды активнее разыскивают икринки именно в воде жесткостью 14°.

Какую пищу потребляют слепые рыбки в пещерах? Опыт показал, что в аквариумных условиях они всеядны и отнюдь не страдают потерей аппетита. Но странная вещь - слепые рыбки почти нигде не стали размножаться. Растут, едят, а потомства не дают. В чем дело? Ихтиологи, небольшое число любителей, которые получили от нас этих рыб, задали этот вопрос, естественно, нам. Чтобы ответить на него, пришлось прежде всего изучить образ жизни (экологию) этого вида на воле.

Чем могут питаться рыбы в природе? Ученые делят пищу рыб на четыре категории: основная пища, второстепенная пища, случайная и вынужденная. Естественно, что для нормального развития рыбы должны получать первые две категории пищи, и уж никак не четвертую (например, кормление всеядных рыб в неволе одним мотылем или одной сухой дафнией).

По характеру потребляемой пищи рыбы делятся на растительноядных, детритоядных (детрит - органические осадки на дне), всеядных и хищных.

К каким же рыбам отнести слепых, какой вид пищи им необходим? Узнать это очень важно - ведь пища должна быть не только вкусна, она должна давать рыбе все необходимые питательные вещества, т. е. по своему химическому составу быть в физиологическом отношении полноценной. Мы уже знакомились с этой проблемой, когда совершали экскурсию в кормовой цех: помнишь, речь шла об энхитреусе, который не может считаться полноценной пищей рыб, поскольку не снабжает их всеми необходимыми химическими веществами. Правда, фосфор, кальций и некоторые другие питательные соли рыбы получают и непосредственно из воды через кожу, жабры, поверхность рта, но все же физиологически правильный подбор корма для рыб - один из важнейших факторов их нормального развития в аквариуме.

А теперь понаблюдаем за слепыми. Они медленно плавают у дна, рот их полуоткрыт, они что-то собирают, а иногда даже роются в песке. И еще одно явление, на первый взгляд совершенно несовместимое с образом жизни в пещере: слепые рыбки с удовольствием поедают растения!

Что ж, выходит, что основной их пищей является растительная, что они относятся к группе растительноядных - детритоядных рыб?! Да ведь это же нелепость, какие могут быть растения в темной пещере!

Оказывается, это совсем не так. Все живое в мире делится на две группы: на сотворяющих первопищу - продуцентов и на потребляющих ее - консументов. Продуценты - это бактерии, растения*. Они из неорганических соединений создают органические, они - источник всех остальных видов кормов. Но растения существуют только под лучами солнца, свет которого совсем не проникает в пещеру.

*(Часть бактерий образует третью группу - редуцентов: они восстанавливают из погибших животных и растений вещества, пригодные для усвоения живыми растениями.)

Совсем? Нет, мы ошиблись, какая-то кроха света попадает. Но хватит ли этой силы освещения для растений? Если принять нормальную дневную освещенность за 1, то лишайники будут существовать при освещенности равной 1/240 , цветковые растения - при 1/256 , папоротники - при 1/1700 и мхи - при 1/2000. Конечно, такие ничтожные доли света не замечает наш глаз.

Итак, растения в пещерах могут быть. А бактерии? Это ведь тоже представители растительного царства. И их в водоемах пещер более чем достаточно.

Остается добавить, что в пещеры часто залетают насекомые, которые падают на поверхность воды, что в водоемы срываются и летучие мыши, висящие под сводами пещер, что в самих водоемах обитает несколько видов ракообразных, а в грунтах пещер найдено более 12 видов олигохет - родственников энхитреуса.

Теперь мы можем сделать вывод - основную пищу слепых пещерных рыбок составляет детрит, незначительную долю составляют растения, а второстепенную пищу - те разнообразные, но очень малочисленные животные, которые населяют подземный мир. Если к этому добавить, что в пещерах рыбки никогда не наедаются досыта, а перекорм в неволе ведет к любопытной закономерности - чем больше съедается, тем меньше усваивается организмом, - то станет ясной причина неудач при разведении: рыбки получали обильную пищу, преимущественно животного происхождения (мотыль), и их физиологическое развитие пошло по иному пути. Действительно, сравнение показало, что при наших условиях содержания (умеренное кормление с обязательным добавлением в рацион белого хлеба) половозрелость наступает на 8 - 10-м месяце, а при обильном корме - лишь на второй год, часто половая система вообще не развивается, но наступает ожирение. Вот к чему может привести незнание экологии.

Но что же это за рыбы, каково их научное название?

Впервые слепые рыбы были обнаружены в пещерах Мексики Сальвадором Коронадо в 1936 году. Тогда же они были посланы в США ученому С. В. Жордану и получили позднее научное название аноптихтис жордани, что значит "безглазая рыба Жордана". В апреле и июле 1942 года была организована еще одна экспедиция за этими рыбами, и от пойманных в этот раз было получено потомство.

Но аноптихтис жордани - не единственный вид мексиканских слепых рыб. Всего в пещерных водоемах Мексики ныне обнаружено шесть видов слепых или со слабо развитыми глазами подземных рыб. Встречаются они и в других местах. Несколько видов обитает в знаменитой Мамонтовой пещере, пещерах Техаса и Пенсильвании в США. Эти пещерные рыбки относятся к ципринодонам или близким к ним семействам, мексиканские - в большинстве к харацинидам, среди бразильских пещерных рыб есть представители сомов, а в пещерах вблизи Конго в Африке обитает подземный вид барбуса. Большинство этих рыб не имеет окраски и глаза у них в большей или меньшей степени недоразвиты, так как в темноте пещер зрение не нужно.

Степень недоразвитости глаз неразрывно связана с историей появления этих рыб в пещерах. Множество рыб в пещерах обитает временами, небольшое количество видов когда-то прочно и постоянно поселилось под землей, а некоторые рыбы проникают с поверхности в подземные водоемы и в наше время. Так, в Африке нередки случаи, когда из артезианских колодцев струя выплескивает тиляпий и хемихромисов, совершенно неотличимых от наземных. Известный советский ихтиолог Лев Семенович Берг получил однажды колюшек, выброшенных артезианским колодцем в Джанкое. В Ассаме есть пещерные разновидности обычных для тех водоемов барбусов, которые отличаются лишь окраской. Очевидно, эти случаи свидетельствуют о том, что заселение пещер продолжается и в наше время.

Переселение же в подземные водоемы тех рыб, которые ныне живут там постоянно, происходило в далеком прошлом по-разному. Например, кубинские пещерные рыбы - морского происхождения. Очевидно, сначала они поселились в пустотах коралловых рифов, потом рифы поднимались, водоемы опреснялись и рыбы постепенно превращались в пресноводных пещерных обитателей.

А каков путь, пройденный рыбами, полученными из Праги - аноптихтисами? Как здорово было бы проследить стадии их переселения в пещеры. Не поможет ли нам здесь процесс размножения аноптихтиса, не повторится ли в онтогенезе филогенетический путь? Понаблюдаем.

Вот самец ищет самку. Они одни в большом аквариуме, и ему так трудно найти ее - ведь он совсем без глаз! Но не спеши с выводами. Это самец просто исследует помещение - пригодно ли оно для нереста. А вот теперь - смотри! - он помчался к самке - точно и прямо к ней. Рыбки сошлись боками и ринулись вверх, ударяя друг друга плавниками. У поверхности воды они грациозно перевернулись, и первая гроздь икры - словно десант парашютистов - плавно поплыла вниз. А рыбы разошлись. Потом снова самец быстро находит самку и снова изящный взлет вверх, и снова десятки крохотных желтоватых "парашютов" опускаются ко дну. До двадцати раз повторяют рыбы эти движения, пока икра не кончится и самка не залезет в гущу растений, - теперь ее оттуда не выманишь.

Ну что ж, нерест прошел удачно, отловим родителей в другое помещение. Дело в том, что слепые рыбы иногда поедают икру, но лишь в тех случаях, когда условия чем-то не подходят, или их беспокоит шум. Поэтому их надо своевременно отсадить. Теперь проверим температуру: 23 - 26°С. А аэратор работает? Все в порядке, остается ждать.

Через сутки из прилипшей к камням и растениям икры выходят мальки. Это еще не настоящие рыбки, они еще не могут плавать, и, попрыгав некоторое время в вертикальном направлении, замирают, повиснув на стекле или листьях. Идут дни, мальки становятся все крупнее, но висят, лишь изредка перепрыгивая с места на место. К пятому-шестому дню железы на голове перестают выделять клейкое вещество, мальки уже не прикрепляются к предметам, а начинают осторожно плавать около дна. И только на вторую неделю они заполняют всю толщу воды. Из всей икры при 5° жесткости выходит до половины мальков.

Приглядись к малькам повнимательней: что ты видишь? Глаза! Самые настоящие глаза. Но вот насколько эти глаза видят и зачем они малькам? Попробуем выяснить. Поместим лампу не сверху, а сбоку аквариума. Смотри: все мальки поплыли к освещенной стенке. Но почему? Чтобы ответить, выльем в воду банку инфузории - туфельки. Куда двинулась инфузория? Тоже к свету. Теперь понятно: мальки отличают свет от темноты и плывут к нему потому, что светолюбивые инфузории и мелкие водоросли скапливаются именно в мало-мальски освещенных углах пещерного водоема.

Но видят ли мальки плавающих вокруг них инфузорий? Это сомнительно. Мальки зрячих рыб, кроме неоновых, поведение которых сходно с поведением аноптихтисов, плавают за отдельными инфузориями, подходят к ним с определенной, удобной стороны, иногда, сытые, - только косятся на проплывающих мимо. Это легко заметить при наблюдении. А вот мальки аноптихтиса словно ничего не видят, они хратают лишь тот корм, который "сел им на нос". Поэтому, чтобы их накормить, надо поддерживать в аквариуме постоянно густую тучку инфузорий - она устремляется к боковому свету, мальки плывут туда же, врезаются в гущу инфузорий и насыщаются*.

*(Реакция мальков аноптихтисов и неоновых рыбок на свет объясняется тем, что инфузории в пещерных водоемах и затемненных речках скапливаются в наиболее освещенных местах.)

Неужели в филогенезе аноптихтисов не возникло что-то, компенсирующее потерю ненужного в пещерах зрения? Действительно, с третьей недели поведение подросших мальков изменилось. Теперь они уже не так жмутся к освещенной стороне, свободно заплывают и в темные участки аквариума, смешно двигаются вниз головой вдоль его стенок. Присмотрись, они спускаются вдоль стекла, прижимаясь к нему не боками, а только спиной. Почему? Разве нельзя плыть у стенки, чуть отступя, чтобы свободно шевелились плавники, и повернуться к ней не спиной, а боком? Нельзя. Нельзя потому, что на боках-то и расположен один из заменяющих зрение органов. Это боковая линия - ее можно увидеть у любой рыбы.

Что же это за аппарат? Вдоль боков рыб, а у некоторых и на голове проходят особые сейсмосенсорные каналы, в глубине которых расположены особые чувствующие клетки - невромасты. Клетки соединены с поверхностью тела и с внешней средой тонкими канальцами, заполненными слизью. Рыбы никогда не бывают неподвижны, всегда они двигают плавниками, жабрами, ртом. Эти движения вызывают слабые гидравлические колебания воды, которые и улавливают невромасты. Поэтому рыбы легко находят друг друга - помнишь, ты волновался, найдет ли самец самку? Не натыкаются они и на растения, камни, других рыб. Плавники рождают колебания, своеобразные у каждого вида рыб, а невромасты улавливают уже отраженные от окружающих предметов волны. Получается очень совершенный прибор - гидролокатор, позволяющий рыбам определять направление течения, избегать препятствия и находить пищу. Вот почему мальки аноптихтисов теперь начинают свободно отплывать от света - невромасты предупреждают их о близком присутствии инфузорий. Но на втором месяце жизни у крошек начинает работать и еще один весьма полезный "прибор" - вкусовые точки. А разве раньше они отсутствовали и рыбки не ощущали вкуса пищи? Нет, конечно, вкус пищи они ощущали, но только ртом, там у них были вкусовые точки, там, кстати, они находятся и у человека. Аноптихтисам же этого мало, и со временем вкусовые точки развиваются по всему телу, даже на хвостовом плавнике. Стоит дафнии или нематодам оказаться вблизи хвоста, как рыбка ловко-поворачивается и хватает добычу.

Теперь надо поспешить провести еще один опыт, выясняющий развитие зрения аноптихтисов. Разделим аквариум вставленным поперек стеклом на одну треть и две трети. В большую часть поместим не кормленных в течение суток аноптихтисов в возрасте шести-семи недель. Туда же для контроля запустим мальков двух-трех видов аквариумных рыб этого же возраста. А в меньшую часть аквариума пустим стаю дафний. Теперь с другой стороны аквариума подведем лампу и...

Что такое? Почему все рыбы бросились к стеклу, за которым плавают дафнии? Почему зрячие - понятно, а вот слепые? Ах, вот в чем дело: через щели между стеклом и стенками аквариума слепые сумели с помощью невромастов обнаружить дафний. Нет, так дело не пойдет: наука требует чисто и аккуратно поставленных опытов, иначе выводам нельзя будет верить.

Повторим подготовку аквариума, но разделяющее стекло закрепим в сухом аквариуме на пластилине. Теперь нальем шлангом немного воды в одну половину. Стекло держится хорошо. Наливаем одновременно в обе части аквариума воду. Теперь слепые не смогут обнаружить дафний. Но они смогут их увидеть - ведь глаза-то у них есть! Итак, зажигаем лампу. И что же? Все зрячие рыбы мечутся у стенки, за которой пляшет дафния, а "глазастые" слепые идут в противоположную сторону, к свету. Вот тебе и глаза! Не удивительно, что с ростом рыбок они совсем не увеличиваются, так и остаются черными точками.

Мальки аноптихтисов 'видят' не корм, а свет

А почему мы спешили с этим опытом? Да потому, что подросшим рыбкам уже не хватит того мизерного населения толщи воды, которое есть в пещерных водоемах. И с третьего месяца рыбки переходят на питание детритом, олигохетами. Теперь они плавают близко у дна, собирают пищу повсюду, и свет им уже ни к чему. Глаза начинают разрушаться и вскоре зарастают кожей совсем. Но взамен развиваются какие-то другие органы ориентировки в окружающем пространстве.

Что это за органы? На этот вопрос еще нет ответа, в лабораториях разных стран мира аноптихтисы еще изучаются. Может быть, это обоняние? Кроме вкуса, у рыб есть и обоняние, хотя одно время считали, что запах не может ощущаться в воде. Органами обоняния рыб являются ноздри, а обонятельные центры расположены в переднем мозгу, в то время как вкусовые - в продолговатом. Рыбы очень тонко чувствуют запах в воде. Например, лососи, возвращаясь на нерест из океана к родным берегам, всегда входят в родную реку. А если им закрыть ноздри, они не находят устья той реки, где они родились и куда должны вернуться и отложить икру. Очень тонко чувствуют рыбы и запахи водных растений, даже очень слабые, разведенные в 10 тысяч раз! Поэтому-то мы с вами и условились вначале, что растения в аквариумах должны быть из тех же водоемов, что и рыбы.

У привезенных мне аноптихтисов от простуды развился грибок и его гифы-нити закрыли левую ноздрю одной слепой рыбки. Именно этим боком, этой стороной головы и натыкалась рыбка на все предметы - словно у нее был завязан левый глаз. А после выздоровления этот "крен влево" сразу исчез.

Однако обоняние не объясняет некоторых загадок в поведении слепых рыб. Если голодным аноптихтисам бросить корм, они почувствуют его присутствие не сразу, а через 5 - 7 сек. Запах? А если бросить корм в маленький аквариум? Тоже - 5 - 7 сек. В огромный - тоже 5 - 7 сек. Если подвесить корм в одном углу, а аноптихтисов задержать в противоположном и с помощью аэратора устроить медленное течение воды от рыб к корму? Все равно еще не совершит вода круговорот в аквариуме, еще не принесет течение запах корма, как рыбы ровно через 5 - 7 сек почуют против течения, что корм есть! Наконец, мы помещали аноптихтисов в такую сложную конструкцию, какая показана на рисунке, и все равно через то же время против течения воды они узнавали о присутствии корма и начинали неистово носиться в поисках его. Кстати, в обычном аквариуме они находят корм быстрее многих зрячих рыб, а мальков уничтожают и еще быстрее. Однажды я видел, как две слепые рыбы плавали за нерестующей самкой живородящей рыбки и по мере рождения мальков тут же их поедали. Так что же это - обоняние? И что такое запах?

Пещерные рыбки чувствуют присутствие корма даже против тока воды

Одни исследователи утверждают, что это распространение по воздуху или в воде частиц вещества - молекул или их осколков. Это химическая теория обоняния. Но она не может объяснить, почему же запах улавливается рядом насекомых и рыб против направления ветра или течения воды, как мы видели в нашем опыте. Другие исследователи полагают, что запах - это не сами молекулы вещества, а их волновые колебания, которые, конечно, распространяются независимо от течений воздуха и воды. Это физическая теория запаха.

А пока ученые спорят о природе запаха, наши аноптихтисы задают нам новые загадки. Недавно было обнаружено, что они отличают свет от темноты и... без глаз. Впрочем, в этом нет ничего сверхъестественного. Мы ведь видели, как инфузории устремились к свету, а разве у них есть глаза? Наконец, вряд ли глаз как оптический прибор возник вместе с первыми живыми существами на планете. А если согласиться, что этот сложный прибор возник в процессе совершенствования живых организмов, то нам придется согласиться и с тем, что, очевидно, живые существа умели длительный период жизни и без глаз отличать свет от темноты. "Общая чувствительность к свету, - пишет известный исследователь в области биоспелеологии профессор Р. Жанель, - несомненно опережала развитие глаз, и эта чувствительность должна была ослабляться по мере того, как световосприятие сосредотачивалось в постоянно развивающихся специальных зрительных органах. Отсюда следует, что пещерные животные должны были унаследовать способность ощущать свет независимо от органов зрения".

Так что нет ничего удивительного, что ученые "подозревают" некоторые клетки спины аноптихтисов в способности различать свет и темноту.