Обычно в теле по два одноимённых органа: лёгкие, уши, почки. Кое-что в единственном экземпляре: сердце, желудок, печень. А вот глаз бывает целых три. Правда, у нас третий глаз не сохранился, но у ящериц и молодых лягушек он хорошо развит. Что это за орган, зачем он нужен и почему некоторые его потеряли?
Если весна уже пришла в ваши края, сходите на прогулку и найдите ящерицу. Посмотрите на её голову сверху. На макушке между глаз вы заметите маленькую выпуклую точку, которая по цвету отличается от остальной кожи. Это — третий глаз.
Почему глаз? Потому что он воспринимает свет. В нём есть фоточувствительные клетки, очень похожие на колбочки (компоненты сетчатки). Есть даже линза — хрусталик. Правда, наводиться на резкость она не способна, так что чёткой картинки этот орган не даёт. Веки и радужка отсутствуют.
Третий глаз известен по крайней мере с девона, то есть появился больше 400 млн лет назад. Он красовался на макушке большинства тогдашних позвоночных. Об этом говорят их черепа: на темени почти у каждого было отверстие.
Современным амфибиям, особенно взрослым, третий глаз почему-то не настолько важен, как ископаемым. Поэтому он хорошо работает у головастиков, а у половозрелых особей порой редуцируется. Самые простые современные животные, у которых сохранился третий глаз, — миксины и миноги. У них даже ещё нет челюстей, зато дополнительных глаз на темени целых два, и они очень хорошо развиты. Они не парные, а расположены один за другим. У млекопитающих, птиц, крокодилов и черепах третий глаз исчез, но это вряд ли связано со сложностью их строения.
Древняя рыба тиктаалик возрастом 375 млн лет и её череп. Два углубления спереди — глазницы, и большая точка посередине чуть выше них — отверстие для третьего глаза.
В 1973 году американский биолог Ричард Питерсон написал про третий глаз позвоночных целую книгу. Кроме исследований теменного глаза, он был знаменит тем, что на лекциях наряжался в тех великих учёных, о которых рассказывал. На этой фотографии он изображает Грегора Менделя — первооткрывателя законов генетики.
Зачатки глаз у эмбриона позвоночного, вертикальный разрез в области промежуточного мозга. У обычных глаз есть хрусталики (прозрачные овалы), у теменного хрусталик не отделён от глаза — это прозрачное утолщение, направленное вверх. Светочувствительная область, сетчатка, отмечена тёмно-серым.
ЛИНЗА И ЖЕЛЕЗА
Третий глаз располагается на темени, поэтому его ещё называют теменным. Под теменными костями находится головной мозг, а теменной глаз — его вырост. Нередко этот глаз становится светочувствительным и получает доступ к поверхности тела — протягивается туда через отверстие в черепе.
И обычные боковые глаза, и теменной глаз образуются на базе одного и того же отдела мозга — промежуточного. Пару теменному глазу составляет ещё один вырост промежуточного мозга — эпифиз, он же шишковидная железа. Он вырабатывает гормон мелатонин, управляющий суточными и годовыми ритмами.
Вероятнее всего, изначально у позвоночных были и теменной глаз, и эпифиз. У миног, миксин и одного вымершего вида варанов оба этих отростка светочувствительны.
Впоследствии многие позвоночные утратили какой-то из этих органов или даже два. У птиц и млекопитающих остался только эпифиз. У крокодилов не сохранилось ни теменного глаза, ни эпифиза. А у рыб бывает вообще экзотика: эпифиз становится светочувствительным, а теменной глаз редуцируется.
СВЕТ И КОМПАС
Странный орган получается: то он есть, то его нет, то он возникает из одного места, то из другого, а у многих и вовсе отсутствует. Зачем он тогда нужен?
Раз уж перед нами глаз, значит, он позволяет что-то видеть, но нечётко. Так почему бы тогда не ограничиться нормальными боковыми глазами?
Возможно, теменной глаз реагирует на такие параметры света, которые обычным глазам недоступны, например, на количество ультрафиолета или на поляризацию.
Ультрафиолетовое излучение (УФ) опасно для клеток: оно наносит повреждения ДНК. Большую часть УФ-волн от Солнца задерживает атмосфера Земли (а на тех планетах, у которых нет плотной газовой оболочки, жизнь навряд ли возможна). Тем, кто способен двигаться, может быть особенно полезно выявлять ультрафиолетовое излучение, чтобы его избегать — например, скрываться в норах от яркого света. Вероятно, поэтому теменные глаза чувствительны к УФ (но точную причину не знает никто).
Проходя через атмосферу и отражаясь от предметов, солнечный свет поляризуется: волны в его составе становятся возможным разложить, как вектор, в разных направлениях. Те, кто способен увидеть поляризацию света (среди людей таких почти нет, а вот среди птиц и насекомых — очень многие), лучше понимают, куда двигаться. Солнечный свет становится чем-то вроде магнитного поля Земли для компаса.
В зависимости от того, где по отношению к горизонту (на какой стороне света и насколько высоко) находится Солнце, до Земли доходят его лучи с разной поляризацией. Птицы и насекомые «знают», как поляризованы лучи, когда Солнце на юге, востоке и каждой другой стороне света, и могут лететь на источник таких лучей или от него, смотря куда этим животным необходимо попасть. Многие из тех, кто ориентируется по Солнцу, видят поляризацию его лучей даже сквозь облака.
Если ящерицу поймать, на голову ей прикрепить шторки, из-за которых свет на неё будет падать только сверху, унести на несколько сот метров от привычного места и выпустить, через некоторое время она вернётся домой. Рептилия без шторок доберётся ненамного быстрее. Стало быть, основную роль при ориентации в пространстве играет теменной глаз, ведь это на него свет падает точно сверху. А вот если прикрыть ящерице и этот орган, дорогу обратно она не найдёт.
ТЕПЛО И РАСПОРЯДОК ДНЯ
Долгое время считалось, что медианный глаз улавливает инфракрасное излучение, то есть тепло. Это казалось логичным: главный источник тепла на нашей планете, солнечный свет, падает перпендикулярно сверху — как раз на темя. Но многочисленные эксперименты на игуанах и прочих ящерицах показали, что это не так.
Хотя третий глаз не ощущает тепло, он порой участвует в регулировке температуры тела. У короткохвостого сцинка он выделяет мелатонин, и это вещество даёт либо сигнал разогреться, либо остыть. Кроме этого, мелатонин, как мы уже писали выше, управляет суточными ритмами — периодическим изменением активности животного на протяжении 24 часов. Например, миноги в течение дня меняют цвет тела, и отвечает за это один из их теменных глаз.
КАК ОПРЕДЕЛИТЬ НАПРАВЛЕНИЕ ДВИЖЕНИЯ ПО ПОЛЯРИЗОВАННОМУ СВЕТУ
Весь свет поляризован, кроме тех лучей, которые идут прямо в глаз (этот свет прямой). Животное время от времени поворачивает голову. В том направлении, в котором оно перестаёт видеть поляризованный свет, находится Солнце (есть способ его видеть и через облака таким образом). «Внутренние часы» подсказывают животному, в какой стороне света должно находиться Солнце в каждое конкретное время. Азимут в данном случае — направление от наблюдателя (животного) к Солнцу.
Свет подавляет работу фоточувствительных клеток третьего глаза, а в темноте они активизируются и подают сигналы различным областям мозга. Мелатонин тоже образуется ночью, а днём его производство почти не идёт.
Как это часто бывает, на многие предположения о том, зачем нужен третий глаз, находятся контраргументы. Один из них касается суточных ритмов. Оказывается, если закрыть все три глаза североамериканскому красногорлому анолису (это такая ящерица), его режим дня сохранится. Это значит, что для подавления производства мелатонина свет анолису вроде как не нужен, и теменной глаз тоже.
ПОЧЕМУ ТРЕТИЙ ГЛАЗ ИСЧЕЗАЕТ?
Посмотрим на тех, у кого третий глаз редуцировался. В основном это сложно устроенные и подвижные животные: млекопитающие, птицы, крокодилы. Совпадение ли, что у всех них пропали теменные глаза?
Видимо, да: этот орган редуцировался у разных групп независимо, но примерно из-за одного и того же. Основных причин, как сейчас считают учёные, было две.
Предки крокодилов и млекопитающих перешли к ночному образу жизни, так что освещённость перестала быть для них важной. В то время, когда третий глаз мог измерить её изменения, эти животные обычно спали. Более того, в мезозое, когда эти группы возникли и развивались, на большей части планеты не было разницы между зимой и весной: климат не был сезонным.
Эти обстоятельства, кстати, повлияли и на «обычное» зрение этих животных: они утратили некоторые виды колбочек, отвечающих за восприятие цветов. Светочувствительности колбочек недостаточно, чтобы давать полноценное изображение ночью, так что ими вполне можно было пренебречь. Большинство млекопитающих хорошо видит в сумерках, поскольку у них много палочек, но плохо различает цвета, ведь многие колбочки утрачены.
С другой стороны, освещённость мог бы воспринимать эпифиз. Но у млекопитающих он этого не делает: эпифизу по отдельному пути приходят сигналы от боковых глаз, но сам он не реагирует, если на него посветить. У крокодилов же шишковидной железы вообще нет, мелатонин они вырабатывают каким-то другим органом.
Мезозойское млекопитающее кайентатерий с детёнышем в представлении художника. Наши предки при свете дня чаще всего спали, а в темноте бодрствовали. Ночной образ жизни помогал им избегать хищных рептилий (например, динозавров), которые по ночам спали, а днём выходили на охоту. После вымирания гигантских рептилий более мелкие и слабые млекопитающие начали покидать свои убежища и в дневное время.
Архелон — самая крупная черепаха в истории. Длиной она была 4,6 метров, весила 2,2 тонны и жила в мезозое. Протостегиды, семейство,
Вторая возможная причина утраты третьего глаза — появление теплокровности. Она позволила меньше зависеть от колебаний температуры. Учитывая, что третий глаз связан с изменениями температуры тела, его значение могло уменьшиться, когда её колебания стали менее выраженными. Теплокровными стали млекопитающие и птицы, да и предки крокодилов были близки к этому. Из ряда продвинутых и проворных животных, потерявших теменной глаз, выбиваются черепахи. Первые представители этой группы жили в пресной воде, а ближайшие ныне вымершие родственники черепах были морскими обитателями. Под водой темнее, чем на воздухе, так как часть света теряется. Различать тонкие оттенки бывшим наземным животным (а такими первые черепахи и были) там сложно. Разница между днём и ночью тоже не такая сильная. Видимо, поэтому черепахи потеряли способность видеть некоторые цвета и утратили третий глаз.
Третий глаз у змей? Казалось бы, со змеями всё просто: у их ближайших родственников, ящериц, теменной глаз развит хорошо — а значит, и у змей, наверно, тоже. Но с высокой вероятностью змеи сначала жили под землёй. В таком случае третий глаз им вряд ли бы помог. Так что, судя по всему, современные змеи обходятся без теменного глаза, подобно птицам и млекопитающим. Кто бы мог подумать! Совсем рядом живут существа с тремя глазами, и это не какие-то мифические монстры, а самые обычные позвоночные. И хотя третий, теменной, глаз — орган явно очень интересный, люди до сих пор стопроцентно точно не знают, зачем он нужен. Возможно, поэтому некоторые придумывают странные теории работы третьего глаза: связывают его с астрологией, считая, что человек может его открыть, пробудить, если будет по-особому себя вести. На самом же деле, как мы помним, у человека и других млекопитающих третьего глаза нет.
