Паспрабуйце прыстукнуць муху і вы адразу зразумееце, што яна хутчэйшая за вас. Нашмат хутчэйшая. Як жа гэтым малюсенькім істотам з іх мікраскапічнымі мазгамі ўдаецца так лёгка абвесці нас вакол пальца?
Верагодна, вы задумваліся над гэтым, беспаспяхова ганяючыся з мухабойкай па пакоі за надакучлівым стварэннем. Як яны так удала ўхінаюцца? Няўжо яны ўмеюць чытаць нашы думкі?
Адказ заключаецца ў тым, што, у параўнанні з чалавекам, мухі бачаць усё, што адбываецца, у запаволеным тэмпе.
Зірніце на гадзіннік з секунднай стрэлкай. Ён цікае з пэўнай хуткасцю. Але чарапасе будзе здавацца, што стрэлка цікае ў чатыры разы хутчэй. А для большасці відаў мух, наадварот, адлік секунд будзе цягнуцца прыкладна ў чатыры разы павольней. Па сутнасці, у кожнага біялагічнага віда сваё ўспрыманне плыні часу.
Для мухі час цячэ значна павольней, чым для чалавека.
Гэта адбываецца таму, што ўсе жывыя істоты, якія маюць зрок, успрымаюць навакольны свет як бесперапыннае відэа, але малюнак, які перадаецца з вачэй у мозг, яны зводзяць у асобныя кадры з рознай зададзенай частатой.
У чалавека зададзеная частата складае ў сярэднім 60 кадраў у секунду, у чарапах — 15, а ў мух — 250.
Час адносны
Хуткасць, з якой гэтыя выявы апрацоўваюцца мозгам, называецца «частатой зліцця мігценняў». Зазвычай чым меншы біялагічны від, тым вышэйшая хуткасць падачы светлавых імпульсаў, і таму мухі пастаянна ўцякаюць ад мухабойкі.
Прафесар Роджэр Хардзі з Кембрыджскага універсітэта дэманструе, як працуе вока мухі.
«Частата зліцця мільганняў - гэта проста хуткасць, з якой святло павінна ўключацца і выключацца, перш чым яго можна будзе ўбачыць або ўспрыняць як бесперапынны малюнак», - кажа прафесар Хардзі.
Ён ўжыўляе казуркам малюсенькія электроды ў жывыя святлоадчувальныя клеткі вачэй — фотарэцэптары — і ўключае святлодыёдныя індыкатары, якія мігцяць, паступова павялічваючы частату выбліскаў.
Фотарэцэптары рэагуюць на кожную выбліск святлодыёда электрычнымі імпульсамі, якія адлюстроўваюцца на экране кампутара.
Тэсты паказваюць, што ў некаторых мух рэцэптары выразна рэагуюць на мігценне да 400 разоў за секунду, больш чым у шэсць разоў хутчэйшае, чым можа ўспрыняць чалавечае вока.
Рэкардсменам лічыцца муха-забойца — маленечкая драпежная казурка, якая жыве ў Еўропе і палюе на іншых мух. І ловіць яна ахвяр проста ў палёце.
У сваёй «Мушынай лабараторыі» ў Кембрыджскім універсітэце доктар Палома Гансалес-Беліда дэманструе звышхуткую рэакцыю паляўнічага, запусціўшы звычайных пакаёвых мух у спецыяльную камеру да самкі мухі-забойцы.
Вочы мухі-забойцы змяшчаюць значна больш мітахондрый, чым вочы іншых відаў мух.
З дапамогай хуткаснай відэакамеры Палома запісвае паводзіны паляўнічага і ахвяры з частатой 1000 кадраў у секунду. Кампутар пастаянна захоўвае апошнія 12 секунд відэазапісу.
Вось у камеры нешта адбываецца, і Палома націскае кнопку, каб спыніць запіс.
Доктар Палома Гансалес-Беліда дэманструе звышхуткую рэакцыю мухі-забойцы.
«Час нашай рэакцыі настолькі павольны, што, калі мы хочам спыніць запіс у момант падзеі, высвятляецца, што гэта падзея ўжо адбылася», — кажа доктар.
Выходзіць, мы нават не можам націснуць кнопку своечасова.
Муха супраць мухі
На відэазапісе бачна, што спачатку муха-забойца сядзіць нерухома. Але як толькі пакаёвая муха пралятае прыкладна за сем сантыметраў над ёй, паляўнічая здзяйсняе вокамгненны кідок, а затым абедзве аказваюцца на дне камеры.
Толькі пасля прагляду запаволенай здымкі на камп'ютары становіцца ясна, што адбылося: муха-забойца ўзляцела, тройчы абляцела ахвяру, некалькі разоў спрабуючы яе схапіць, перш чым ёй удалося гэта зрабіць пярэднімі лапамі, збіць на падлогу і ўчапіцца ў здабычу.
Увесь эпізод ад узлёту да пасадкі заняў адну секунду. У нашых вачах гэта імгненне. І наадварот - у вачах мухі чалавечая рука рухаецца з хуткасцю слімака.
Такую неверагодную хуткасць паводзін мусе-забойцы забяспечваюць мітахондрыі - біялагічныя клеткі, якіх у гэтага драпежніка ў вачах значна больш, чым у іншых відаў мух.
Гэтыя клеткі выпрацоўваюць энергію, неабходную светлавым рэцэптарам вачэй. Хуткі зрок спажывае больш энергіі, чым павольны, і платаядная дыета мухі-забойцы забяспечвае харчаванне энергаёмістых клетак.
Але нават калі б чалавек меў такую ж колькасць мітахондрый у вачах, у нас не было б такой высокай хуткасці зроку, бо святлоадчувальныя клеткі мух па канструкцыі моцна адрозніваюцца ад чалавечых.
Да гэтых структурных адрозненняў прывёў працэс эвалюцыі. Развіццё вачэй у членістаногіх і хрыбетных пайшло зусім рознымі шляхамі каля 700-750 мільёнаў гадоў таму.
Струнная тэорыя
Як кажа прафесар Роджэр Хардзі, вочы мух працуюць па прынцыпе механічнай перадачы імпульсаў - яны рэагуюць на святло з дапамогай гарызантальна размешчаных малюсенькіх валокнаў, якія перадаюць сігнал, як струны.
Зрок хрыбетных уладкаваны па-іншаму: у воку ў іх маюцца доўгія трубчастыя клеткі, звернутыя да крыніцы святла, з хімічнымі рэчывамі, якія рэагуюць на сігнал.
«З пункту гледжання магчымасці сфармаваць моцную рэакцыю на невялікую колькасць святла механізм членістаногіх больш адчувальны, да таго ж і хуткасць яго рэакцыі вышэйшая, чым у стрыжняў і конусаў у воку пазваночных», - тлумачыць ён.
Прафесар Роджэр Хардзі вывучае структуру вачэй мухі.
Ёсць некалькі прычын больш высокай адчувальнасці механічнай сістэмы перадачы дадзеных.
Перш за ўсё «струны» дазваляюць паскорыць нейронавыя сігналы. Акрамя таго, у нейронавых імпульсаў існуе мяжа хуткасці, і дзякуючы меншай працягласці нерва ад вока да мозгу ў членістаногіх у параўнанні з больш буйнымі хрыбетнымі працэс перадачы дадзеных працякае хутчэй.
Зрэшты, і некаторыя хрыбетныя маюць значна хутчэйшы зрок, чым чалавек. Падобна на тое, што з хуткім зрокам узаемазлучаная здольнасць лётаць. Верагодна, што лятучым істотам невялікіх памераў неабходная хуткая рэакцыя падчас палёту, каб не ўрэзацца ў перашкоду.
Усё адносна
Сярод хрыбетных самы хуткі зрок сустракаецца ў жывёл і птушак, якія ловяць насякомых у паветры.
Шведскія навукоўцы з Упсальскага ўніверсітэта выявілі, што птушка валасянка здольная распазнаваць святло, якое ўспыхвае і згасае 146 разоў за секунду.
Гэты паказчык прыкладна ўдвая большы, чым у чалавека, хоць і не такі высокі, як у сярэдняй мухі.
Здольнасць «запавольваць час» развілася ў мухаловак у працэсе эвалюцыі. Асобіны, здольныя перахітрыць здабычу, сталі харчавацца лепш, прыносіць больш нашчадкаў і перадаваць ім у спадчыну хуткі зрок бацькоў.
Але эвалюцыйная «гонка ўзбраенняў» ніколі не сканчаецца. Мухі, за якімі ганяюцца птушкі з хуткім зрокам, таксама развіваюць хуткасць рэакцыі, і гэтак далей.
Увогуле, у наступны раз пасля няўдалай спробы прыстукнуць муху не падайце духам. У тым, што вашыя рухі такія павольныя і няўклюдныя, вінаватыя сотні мільёнаў гадоў натуральнага адбору, якія навучылі мух павольна назіраць за вамі.
Час паміж вамі і мухай вельмі адносны.
