Что значит быть собакой. И другие открытия в области нейробиологии животных: читать начало книги онлайн

Вспышка заболевания представляла собой серьезную угрозу здоровью населения и могла привести к закрытию всего промысла моллюсков в Атлантике. Источник домоевой кислоты нужно было отыскать как можно быстрее, пока трагедия не повторилась.

Команда биологов рассредоточилась по всему острову Принца Эдуарда[43]. Под руководством биолога Стивена Бейтса из Департамента рыболовства и океанических ресурсов Канады они брали пробы воды и образцы моллюсков из всех бухт, то есть с двадцати пяти отдельных участков. Мидии питаются фитопланктоном, поэтому биологи исследовали прежде всего поверхностные воды, где скапливаются водоросли. Бухты тралили мелкоячеистой частой сетью, а в устьях рек, куда нельзя было зайти на тральщике, набирали воду насосом. Биологи работали наперегонки со временем, потому что бухты могли вот-вот замерзнуть.

Скопление вредоносных мидий обнаружилось на восточном побережье острова, в окрестностях селения Кардиган. Если не считать повышенного до токсических уровней содержания домоевой кислоты в мидиях, единственным отличием этого участка оказалась высокая концентрация фитопланктона под названием псевдоницшия. Бейтс отвез пробы в лабораторию и высадил их. Как и следовало ожидать, при анализе культивированных образцов псевдоницшии выявилось зашкаливающе высокое содержание домоевой кислоты.

Таким образом, токсическую дозу домоевой кислоты пострадавшие получили из мидий, питавшихся этим самым планктоном. Чем было вызвано появление псевдоницшии, выяснить не удалось, но вскоре она так же внезапно исчезла. Коварная водоросль спровоцировала один из самых трагических случаев массового отравления людей моллюсками. Следующее подобное происшествие произошло в Монтерее в 1998 году, но теперь жертвами оказались не люди, а морские львы.

Фрэнсис Галлэнд работала ветеринаром в Центре реабилитации морских млекопитающих в калифорнийском Саусалито. Об отравлении мидиями в Канаде она в свое время слышала, но особого значения не придала, поскольку тогда пострадавшими оказались только люди. Вспомнить об этом случае Фрэнсис пришлось в конце весны 1998-го, на пятый год работы в центре. Именно тогда ее телефон раскалился от звонков.

Обычно в год через центр проходило несколько сотен морских львов и тюленей. Как правило, это были истощенные детеныши, которые попадали на реабилитацию летом, через какое-то время после появления на свет. В центре их откармливали и выпускали обратно в океан. Но предшествующая зима выдалась нелегкой – не из-за холода, а из-за Эль-Ниньо, и к маю, когда самки начали рожать, у Восточного побережья уже полгода аккумулировались теплые водные массы. Понянчив детенышей каких-нибудь семь – десять дней, матери отправились в море за рыбой. Но далеко они не уплыли. В сотне миль к югу, в заливе Монтерей, были отмечены массовые выбрасывания морских львов на берег, причем на этот раз речь шла вовсе не об истощенных детенышах. Это были взрослые самки. И, как сообщалось, вели они себя словно пьяные.

Смотреть на это было горько. Путаясь в ластах, они заваливались на бок. Выписывали странные петли головой. Пытались чесаться ластами, но никак не могли унять зуд. Самые безнадежные просто лежали, сотрясаемые дрожью.

К середине июня в центре Галлэнд оказались семьдесят взрослых морских львов, все из залива Монтерей. Пятьдесят четыре из этих семидесяти – взрослые самки, половина из которых беременные. Заметного истощения у этих животных не наблюдалось, но помимо них Галлэнд выхаживала истощенных тюленят, число которых к июню перевалило за три сотни.

Это была тяжелая битва. Галлэнд и сотрудники центра старались, как могли, помочь пострадавшим. Они ставили капельницы обезвоженным, не способным есть и пить из-за эпилептических припадков. Они накачивали морских львов валиумом и фенобарбиталом, чтобы снять судороги, которые у самых тяжелых становились непрерывными, переходя в эпилептический статус (эпистатус). Видеть такое у животного не менее страшно, чем у человека. Обычно эпистатус длится не больше десяти минут, но прекращение судорог означает, что в мозге наступило кислородное голодание. В этот момент мозг начинает распухать. Галлэнд пыталась остановить процесс, вводя пострадавшим ударные дозы стероидов, но помогало это редко, и вскоре у животных останавливалось дыхание. Сделанное беременным самкам УЗИ показывало, что у многих плод уже мертв. И поскольку это неизбежно должно было привести к инфицированию и гибели матери, Галлэнд приходилось вызывать искусственные роды, чтобы спасти самок.

Ничего подобного в предыдущей практике Галлэнд не случалось. К концу июня ей удалось спасти лишь двадцать два пострадавших из семидесяти. Из пятидесяти четырех самок выжили только двенадцать. Задавшись целью выяснить причину массовой гибели морских львов, Галлэнд начала медицинскую экспертизу, которой посвящала все свое свободное время в ближайшие два года.

Судороги указывали на некое нарушение в мозге. Исследуя мозг погибших морских львов, Галлэнд обнаружила повторяющуюся картину некроза тканей. В медиальном отделе височных долей, непосредственно вокруг гиппокампа, мозг был весь усеян крошечными дырами, словно сыр. Сперва Галлэнд заподозрила химическое воздействие. Но анализ спинномозговой жидкости погибших не выявил никаких следов свинца или ртути, выступавших типичными подозреваемыми в подобных случаях.

Значит, пора было переключаться на нетипичные. К счастью, залив Монтерей относится к самым строго контролируемым морским заказникам в Соединенных Штатах – и береговая охрана США, и Океанариум залива Монтерей много лет регулярно брали там пробы воды. Возможно, надеялась Галлэнд, где-то в этих пробах скрывается и смертельная улика.

Каждый год еще до наступления календарной весны солнце встает над заливом достаточно высоко, чтобы стимулировать рост планктона. Первое его цветение обычно приходится на начало апреля. Планктон служит основным источником питания для многих видов рыб и китов, поэтому любые изменения в планктоне дают цепную реакцию. В том году приход Эль-Ниньо повлек за собой непредвиденные последствия.

В апреле средняя температура в Монтерее обычно составляет 12 °С. В 1998 году она подскочила до 16 °С. Обычно апрель – месяц засушливый, дождей выпадает не больше 2,5 миллиметра. Но в первой половине апреля 1998 года дождь шел почти каждый день, и к концу месяца количество осадков составило 75 миллиметров, то есть в тридцать раз больше среднего.

Дождь повлиял на планктон больше, чем потепление. Фрэнсис Галлэнд пришла к выводу, что из-за дождей увеличился объем сельскохозяйственных стоков в залив. Эти стоки, насыщенные удобрениями, несли с собой огромное количество питательного азота, вызвавшего буйное цветение планктона. К концу апреля в пробах, взятых береговой охраной, обнаружились новые виды водорослей.

Псевдоницшия вернулась.

Увидев доклады о цветении псевдоницшии в заливе Монтерей, Галлэнд не сразу связала ее с морскими львами. Морские львы не едят планктон. И не обладают необходимой мелкой моторикой, чтобы питаться моллюсками, как, например, каланы, поэтому в данном случае, в отличие от происходившего на острове Принца Эдуарда, моллюски как источник отпадали. Морские львы едят рыбу – и в выборе не привередничают, поэтому Галлэнд начала с самых распространенных видов в местах трагедии – с анчоусов и сардин. Как и следовало ожидать, брюхо у них оказалось под завязку набито псевдоницшией, которая под электронным микроскопом напоминала осколки стекла. Как ни странно, у рыбы домоевая кислота из планктона сосредоточивалась только в кишечнике, но для морских львов это неважно, поскольку они съедали рыбу целиком, получая таким образом критическую дозу токсина.

Когда Галлэнд наконец увязала все это между собой, ее открытие произвело эффект разорвавшейся бомбы[44]. Единственное различие между канадской трагедией и событиями в заливе Монтерей составлял носитель домоевой кислоты. И хотя катализатором послужил приход Эль-Ниньо, скорее всего, токсическое цветение было вызвано сельскохозяйственными стоками. До тех пор никто не связывал домоевую кислоту с массовой гибелью морских млекопитающих. В каком-то смысле можно считать везением, что Галлэнд обнаружила ее именно у калифорнийских морских львов. Их большая жизнеспособная популяция, насчитывающая около ста семидесяти пяти тысяч особей, отделалась малой кровью. Однако невозможно было предугадать, где псевдоницшия нанесет удар в следующий раз. На Гавайях, например, она могла полностью уничтожить всю крошечную популяцию белобрюхих тюленей, насчитывающую всего тысячу четыреста голов. После доклада Галлэнд встревоженная международная общественность принялась следить за прибрежными водами – и ради людей, и ради морских млекопитающих.

С каждым годом возвращение псевдоницшии в Калифорнию казалось все менее вероятным, и Галлэнд надеялась, что эта история осталась в прошлом. Но ее надежды не оправдались.

Залив Монтерей оказался эпицентром гибели морских львов не случайно. Его живописное побережье – это гребень величественного подводного каньона, уходящего в глубину почти на два километра. Перед бесстрашными аквалангистами почти у самого берега разверзается пропасть, о которой знают и морские львы: для них это удобное место охоты, где не надо заплывать далеко в море. Однако подобная конфигурация превращает залив в воронку, собирающую стоки с окрестных склонов.

Обилие и разнообразие морских форм жизни давало все основания разместить на берегу залива Монтерей океанологическую лабораторию. В 1965 году, когда Калифорнийский университет открывал филиал в Санта-Крузе, на северной оконечности залива, лаборатория уже входила в планы. Строительство началось в 1972 году после получения в дар участка, и в 1978 году Институт морских наук приступил к работе.

В задачи института входило всестороннее исследование морских форм жизни, однако в 1985 году Рон Шустерман учредил специальное отделение, занимающееся морскими львами и их филогенетическими родичами из группы ластоногих. Шустерман опроверг существовавшую прежде теорию, будто морские львы обладают способностью к эхолокации, как дельфины, и развернул на новой площадке амбициозную исследовательскую программу с целью выяснить, какие способности у морских львов все-таки имеются, включая любую гипотетическую возможность понимать речь. В то время рудиментарными способностями к языку наделяли только человекообразных обезьян, но Шустерману удалось в конце концов доказать, что морские львы понимают язык жестов. Бывшая его ученица Коллин Райхмут расширила программу исследований, приняла руководство лабораторией ластоногих после ухода Шустермана в 2003 году и заведует ею до сих пор.

Коллин Райхмут – воплощенное дружеское тепло и участие, при встрече и прощании она сердечно обнимается со всеми, на морской биологической конференции она нарасхват, и вокруг нее всегда толпа увлеченно слушающих студентов. Но за этой улыбчивостью и добродушием скрывается железная воля, с которой Райхмут руководит лабораторией ластоногих. На первом месте у Райхмут животные. Бывает, что в лаборатории одновременно содержатся морские львы, каланы и несколько видов тюленей – у каждого из животных собственный график ухода, включающий кормление и регулярный осмотр ветеринара. Высокоразвитый мозг ластоногих требует постоянной интеллектуальной стимуляции. Лаборатория функционирует круглые сутки без выходных, в ее штате – специалисты по поведению животных, ветеринары, исследователи, а также стажеры самых разных уровней подготовки. Никого из новичков к животным не допустят. Начнешь с самого низа, нарезки рыбы, и постепенно будешь продвигаться выше и выше, учась работать и взаимодействовать с животными.

Обычно Райхмут принимала стажеров на работу лишь после личного собеседования. Она знала, как важно отсеять обычных фанатов – с ластоногими это особенно актуально: сколько наивных сердец покорили их плавные изгибы и огромные выразительные глаза. Биологи называют такое свойство (сохранение у взрослой особи умилительных детских черт) неотенией, и против нее бывает невозможно устоять, особенно человеку с сильным материнским инстинктом. Однако обаяние неотении – это беда для серьезного ученого, поэтому Райхмут выставила плотные кордоны против сентиментальных студентов, норовящих очеловечивать животных.

Питер Кук почти ничем не напоминал типичного стажера лаборатории ластоногих. Образование у него было философское, а не биологическое или психологическое, как у большинства. Правда, его всегда интересовали исследования сознания у животных, но, с учетом строгих требований Райхмут, этого было мало. Чтобы повысить квалификацию, он год отучился по программе второго высшего образования на факультете психологии Колумбийского университета, а в свободное время работал в Нью-Йоркском аквариуме на Кони-Айленде, наблюдая за моржами. Эти наблюдения были для него тогда наилучшим возможным аналогом экспериментов с дикими животными, хотя тех моржей можно было назвать дикими лишь условно.

Завершив обучение в Колумбийском, Питер поступил в аспирантуру по специальности «психология» в Калифорнийский университет в Санта-Крузе. Теперь Райхмут не рисковала ничем, разве что получить очередного слепого обожателя ластоногих. Лаборатория относится к Институту морских наук, а с Питером пусть, если что, разбирается факультет психологии. Сработается с лабораторией – отлично. Не сработается – значит, будет искать себя на психологическом поприще. Вот с такими слегка расплывчатыми перспективами Питер и его жена Лила перебрались в 2007 году на Западное побережье.

В Санта-Крузе Питер и Лила устроились прекрасно. Из кампуса в лабораторию Питер мог ездить на велосипеде, в центре города на каждом шагу попадались вегетарианские рестораны, на рынке «Нью Лиф» торговали органическими фермерскими продуктами.

В коллектив лаборатории Питер, общительный и дружелюбный, вписался легко. Как и все остальные, он начал с низов – готовил корм для подопечных. Основы обучения животных он освоил быстро, несмотря на полное отсутствие предшествующего опыта, даже дрессировки собак.

Первые два года в Санта-Крузе пролетели стремительно. Все свободное от занятий на психологическом факультете время Питер проводил в лаборатории, постепенно продвигаясь по служебной лестнице. Ему было крайне важно научиться дрессировать морских львов, чтобы потом заставить их выполнять задания, с помощью которых предполагалось исследовать мыслительную деятельность.

В рамках работы над диссертацией Питеру предстояло протестировать память морских львов в лаборатории ластоногих. После массовой гибели животных в 1998 году было установлено, что нарушения в работе мозга морских львов вызвала домоевая кислота. Самые тяжелые случаи проявились припадками, но что происходило в менее тяжелых? Сказались ли каким-то образом нарушения, не выражавшиеся припадками? Ведь морской лев, перенесший воздействие токсина, все равно рискует погибнуть, например от истощения, поскольку разучится искать пищу. Или просто заблудится в море и утонет. Если гипотеза Питера верна, животные, подвергшиеся воздействию домоевой кислоты, должны были испытывать трудности при выполнении заданий, требующих запоминать местонахождение, даже если до припадков у этих животных дело не дошло. Умеренному воздействию домоевоей кислоты морские львы могли подвергаться в заливе и без Эль-Ниньо.

[43] S. S. Bates, C. J. Bird, A. S. W. de Freitas, R. Foxall, M. Gilgan, L. A. Hanic, G. R. Johnson, et al., “Pennate Diatom Nitzschia Pungens as the Primary Source of Domoic Acid, a Toxin in Shellfish from Eastern Prince Edward Island, Canada,” Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences 46 (1989): 1203–1215.

[44] C. A. Scholin, F. Gulland, G. J. Doucette, S. Benson, M. Busman, F. P. Chavez, J. Cordaro, et al., “Mortality of Sea Lions Along the Central California Coast Linked to a Toxic Diatom Bloom,” Nature 403 (2000): 80–84.