Глаза встречаются у многих моллюсков. Брюхоногие (слизни и улитки, составляющие самый многочисленный класс моллюсков) могут похвастаться всем офтальмологическим набором: от глазных пятен до полностью сформированных глаз. У обычной садовой улитки маленькие, как бусинки, глаза (полностью сформированные, с хрусталиком) расположены на концах двух из четырех ее рожек, тех, что подлиннее. Чтобы защитить глаза, улитка втягивает их внутрь стебелька, как будто прячет руку в рукав. Гигантская тридакна, представитель второго самого крупного класса моллюсков – двустворчатых, весит в несколько сот или даже тысяч раз больше средней улитки. Однако «прикованные» к морскому дну тридакны довольствуются мелкими, с булавочную головку, глазками без хрусталика, расположенными по краю ее мантии. Очень неуютно смотреть в эти глазки, когда проплываешь над гигантскими распахнутыми «челюстями» моллюска в обрамлении оборчатых ярко-синих или сиреневых губ.
Самое сложное устройство глаз у некоторых современных головоногих (осьминогов, кальмаров и каракатиц). Древние представители этого класса, скорее всего, имели мелкие глазки наподобие современного наутилуса (см. главу 14). А вот у современных головоногих, особенно осьминогов, глаза очень похожи на человеческие (по крайней мере внешне; на самом деле между ними есть серьезные различия, и в некотором отношении глаза головоногих более совершенны, чем наши: например, они могут видеть поляризованный свет, недоступный нам). Глаза позволяют головоногим использовать сложную систему сигналов, обманных уловок, а также участвовать в разнообразных играх (см. главу 15). Самые большие глаза в царстве животных тоже принадлежат головоногому (они могут сравниться разве что с глазами доисторического морского ящера ихтиозавра – офтальмозавра): глаза антарктического гигантского кальмара больше футбольного мяча.
Ландшафт типов глаз. Поскольку зрительная система начинает развиваться в определенном направлении – в сторону, скажем, сложной формы типа «камеры», – то она имеет тенденцию сохранять именно это направление, представленное здесь в виде горы, которая становится единственной, на которую можно вскарабкаться
Ни у одного представителя членистоногих нет таких больших глаз, как у крупных головоногих. Зато этот тип животных, объединяющий насекомых, пауков и ракообразных, может похвастаться наличием всех известных глаз. Это и простые светочувствительные пятна у северных (иначе глубоководных) креветок (на самом деле, представляющих собой деградацию более сложного органа), и глаза камерного типа с одним хрусталиком и одной камерой у пауков, и самые разнообразные фасеточные глаза у известных каждому мух. Глаза пауков и насекомых настолько интересны, что сами по себе заслуживают отдельной главы (несколько подробнее о них поговорим в главе 13), но по-настоящему удивительно огромное разнообразие и изощренное строение глаз у ракообразных. Лично мне очень нравятся расположенные на стебельках глаза-перископы манящего краба, дающие своему хозяину панорамный обзор и, соответственно, возможность оценить непомерно «раздутые» левые клешни своих сородичей. Еще один мой любимец – маленький, но удивительно зловещий рачок фронима (Phronima) со своими двумя парами фасеточных глаз, которые позволяют ему одновременно искать добычу и следить за возможным приближением других хищников. Может быть, глаза ротоногих самые сложные и зоркие, но, что касается красоты и сложности строения глаз, другие ракообразные вполне могут с ними посоперничать.
«Глаза живых ракообразных предлагают удивительное разнообразие» (Чарльз Дарвин (1859)).
Сверхогромная клешня манящего краба – признак отличного здоровья, что делает обладателя клешни очень желанным партнером. Глаза на стебельках – адаптационный механизм, который позволяет крабу видеть дальше. А вот у другого членистоногого, стебельчатоглазой мухи циртодиопсиса, именно длина стебелька, на котором располагается глаз, – а она может превосходить длину туловища – делает самца привлекательным для самок.
Позвоночным приходится довольствоваться всего двумя глазами, зато вариации, которые они предлагают на эту, казалось бы, простую, тему, отлично демонстрируют, как многого можно добиться даже при очень скромных стартовых возможностях. Самые любопытные примеры следует искать глубоко в океане. Например, можно подумать, что у коричневоносой рыбы-призрака (Dolichopteryx longipes), обитающей на глубине 1000 м в тропических морях, четыре глаза, но на самом деле их два, просто каждый из них состоит из двух частей, как будто на рыбу надеты гротескно увеличенные бифокальные очки. Причем одна часть глаза смотрит вниз, другая – вверх. (Внутри ее глаз находятся зеркальца, фокусирующие свет на сетчатке, – единственный известный пример животного, которое использует не линзы, а зеркала.) Рыба черный дракон (Malacosteus niger) имеет специальные органы под глазами – фотофоры, – которые, как прожекторы, могут испускать лучи красного света. Способность этой рыбы видеть красный свет уникальна: большинство подводных организмов таким свойством не обладают, поскольку биолюминесценция обычно голубого или зеленого цвета. Получается, что черный дракон имеет прибор ночного видения, хоть и с коротким радиусом действия, – фары, которые добыча видеть не может. А вот еще одно существо – бочкоглаз или малоротая макропинна (Macropinna microstoma), – которое «хранит» свои трубчатые глаза с ярко-зелеными хрусталиками в прозрачном наполненном жидкостью пузыре, занимающим всю верхнюю часть впереди туловища. Линзы лежат там, словно подушки на сиденьях в кабине вертолета, в ожидании, когда на них сядут пилот и помощник.
Над поверхностью воды самые интересные глаза, без сомнения, принадлежат птицам. Глаз некоторых ястребов и орлов, которые охотятся днем, имеет по тысяче колбочек на один квадратный миллиметр на ямке сетчатки, где зрение острее всего. Это в пять раз больше, чем у человека. Еще более удивителен тот факт, что некоторые перелетные птицы способны регистрировать квантовые эффекты с помощью фоточувствительных белков в своем глазу, что позволяет им видеть магнитное поле Земли.
Мы, люди, по крайней мере те, кто не лишен зрения, воспринимаем мир в первую очередь именно с помощью глаз, даже думать не надо, как нам кажется, если мы видим. В разговорной речи «видеть» иногда даже имеет значение «понимать». (Veda – «знание» или «мудрость» на санскрите и videre – «видеть» на латыни имеют общий корень. По-немецки «проницательность» дословно переводится как «зоркий взгляд» – Scharfblick.) Исследования глаза в Древнем Китае и Древней Греции, в период золотого века ислама и в эпоху Возрождения, казалось, подтверждали непосредственную связь между глазом и мозгом, показывая, что глаз напоминает нечто, впоследствие получившее название камеры-обскуры – устройства, позволяющего получить точное изображение объектов на экране через отверстие в непрозрачной заслонке (в случае глаза это зрачок и сетчатка соответственно). Тогда казалось, что глаз – механизм, который может непосредственно отображать мир.
Однако при ближайшем рассмотрении стало ясно, что аналогия с камерой-обскурой не совсем уместна. Что (или кто) рассматривает изображения на задней стенке глаза и каким образом? Если это нечто (или некто) тоже имеет глаза, получается, что нечто (или некто) должно смотреть на изображения внутри – и так до бесконечности. Конечно, должно быть другое объяснение. Просто в течение многих веков его никак не могли найти. Только в последние несколько десятилетий нейробиология начинает разбираться в тех сложнейших процессах, которые происходят в мозге и позволяют нам видеть. Конечно, эти процессы слишком сложны, чтобы мы могли их анализировать одновременно со зрительным восприятием объекта. По словам немецкого мистика Майстера Экхарта: «Мы не можем видеть зримое иначе как с помощью незримого».
Даже без помощи новейших технологий, таких как функциональная магнитно-резонансная томография, использующаяся для исследования фундаментальных процессов в мозге, можно попытаться узнать больше о некоторых аспектах зрения, которые мы упускаем в повседневной жизни. Кажется, что наши глаза (в здоровом состоянии) преподносят нам совершенную и готовую картину мира. Но простой эксперимент, описанный Саймоном Ингсом, доказывает, что это не так. Если держать большой палец перед глазами на расстоянии вытянутой руки, он будет занимать примерно 2 % видимого вами пространства. И если присмотреться внимательнее, вы обнаружите, что ваши глаза способны держать в идеальном фокусе только небольшое пространство – несколько уже, чем этот палец. Если зафиксировать взгляд на этой центральной точке, вы увидите, что уже при отклонении на один градус в сторону – едва-едва за краем пальца – острота вашего зрения (то есть способность воспринимать детали) уменьшается в два раза. Отклонение еще на пять градусов – и острота зрения уменьшается в четыре раза. А еще дальше (если вы будете продолжать фокусироваться на пальце) – при отклонении больше пяти градусов – вы уже начинаете нечетко различать предметы. На двадцать градусов в сторону – и вы воспринимаете мир как слепой с юридической точки зрения человек. По сути, у нас туннельное зрение, хоть мы и не всегда отдаем себе в этом отчет.
Даже без помощи новейших технологий, таких как функциональная магнитно-резонансная томография, использующаяся для исследования фундаментальных процессов в мозге, можно попытаться узнать больше о некоторых аспектах зрения, которые мы упускаем в повседневной жизни. Кажется, что наши глаза (в здоровом состоянии) преподносят нам совершенную и готовую картину мира. Но простой эксперимент, описанный Саймоном Ингсом, доказывает, что это не так. Если держать большой палец перед глазами на расстоянии вытянутой руки, он будет занимать примерно 2 % видимого вами пространства. И если присмотреться внимательнее, вы обнаружите, что ваши глаза способны держать в идеальном фокусе только небольшое пространство – несколько уже, чем этот палец. Если зафиксировать взгляд на этой центральной точке, вы увидите, что уже при отклонении на один градус в сторону – едва-едва за краем пальца – острота вашего зрения (то есть способность воспринимать детали) уменьшается в два раза. Отклонение еще на пять градусов – и острота зрения уменьшается в четыре раза. А еще дальше (если вы будете продолжать фокусироваться на пальце) – при отклонении больше пяти градусов – вы уже начинаете нечетко различать предметы. На двадцать градусов в сторону – и вы воспринимаете мир как слепой с юридической точки зрения человек. По сути, у нас туннельное зрение, хоть мы и не всегда отдаем себе в этом отчет.
Мы компенсируем это, двигая глазами практически без остановки. Ингс пытается донести до нас этот факт, сравнивая собственное восприятие скульптуры и ее восприятие Хелен Келлер, которая была и слепой, и глухой:
Можно сказать, что с того места, где я стою, мне видно скульптуру целиком, то есть я могу охватить ее одним взглядом. Келлер может воспринимать объект только с помощью прикосновения. Но вы можете сместить акценты и сказать: Келлер может ощупать пальцами предмет, а мне, чтобы воспринять его с разных углов, придется двигаться.
И хотя я могу думать, что «охватываю предмет одним взглядом», на самом деле мои глаза ни на секунду не прекращают движение. Примерно каждую треть секунды они совершают саккады, перемещая мой взгляд с одной части объекта на другую. Мой «один взгляд» на самом деле представляет собой множество фиксаций и по большому счету не отличается от подергивания усиков насекомых или мыши или чувствительных пальцев Келлер.
Лоутон (2011) отмечает: «Как именно наш мозг превращает такие отрывочные картинки в непрерывное цветное кино, каким перед нами предстает окружающий мир, остается загадкой. Одна из версий заключается в том, что мозг делает предположение, а затем с помощью центральной ямки сетчатки проверяет его. Мы создаем что-то сами, внутренне, а затем проверяем, проверяем, проверяем. По сути, мы испытываем наиболее верную догадку мозга о том, что в данный момент происходит».
Пока наши глаза двигаются саккадами (до одной пятой секунды), в течение одной десятой секунды после остановки мозг не обрабатывает поставляемую глазами информацию. Поскольку в течение дня наши глаза производят десятки тысяч саккад, получается, что фактически значительную часть времени мы слепы. Но мозг заполняет эти пробелы с помощью умозаключений, так что мы даже не догадываемся о своей «слепоте». Наблюдая за раками-богомолами, движения глаз которых так заметны, мы получаем гиперболизированный образ нас самих, так что некоторые сложные механизмы, которые лежат в основе нашего зрения, становятся более очевидными.
Помимо описанных саккад наш глаз постоянно вибрирует с частотой 30–70 Гц. Эти мелкие волнообразные движения, примерно на одну тысячную градуса, постоянно обновляют изображение, попадающее на палочки и колбочки сетчатки в задней части глаза. Без этих вибраций, если бы глаз фиксировался на объекте без движения, изображение быстро бы пропадало, потому что палочки и колбочки сетчатки реагируют только на изменение яркости.
Как в повседневной жизни мы не замечаем постоянного движения глаз в глазных орбитах, так мы привыкли воспринимать объекты, например здания или деревья, как стационарные, когда мы движемся мимо них. А между прочим, как говорит нейропсихолог Крис Фрит, это восприятие – тоже феномен, происходящий в нашем мозгу. И его можно с легкостью изменить: наверное, каждый ребенок знает как, а все взрослые уже забыли. Закройте один глаз, а вторым смотрите на неподвижный объект, затем очень медленно потяните вверх кожу под открытым глазом. Вам покажется, что предметы вокруг вас движутся вниз, хотя вы прекрасно знаете, что это не так.
Этот и другие примеры помогают нам понять главное о нашем зрении. Один из них, как подчеркивает Ингс, заключается в том, что «глаз – это не одиночное чудо», а один из целого ряда органов и чувств, с помощью которых мы воспринимаем окружающий мир. Другой – мы видим не мир вокруг, а модель этого мира, созданную нашим мозгом. Эту модель мозг постоянно (пока мы бодрствуем) корректирует с помощью предположений и обновлений по мере поступления новой информации, причем обычно мы этого не осознаем. По словам Криса Фрита, «мозг сначала помещает нас в мир, а затем прячет нас».
Еще один пример нарушения, когда люди могут непосредственно ощутить механизмы работы зрения, – галлюцинации, вызванные мигренями и некоторыми другими патологиями. Оливер Сакс (2008) пишет: «Галлюцинации отражают строение, цитоархитектуру зрительной зоны коры головного мозга, в частности ее столбчатую структуру, а также способы организации активности миллионов нервных клеток, постоянно производящих меняющиеся паттерны. Галлюцинации демонстрируют нам динамику большой популяции живых нервных клеток, особенно роль (если использовать математический термин) детерминистского хаоса в возникновении сложных паттернов активности в зрительной зоне коры головного мозга. Эта активность происходит на клеточном уровне, намного ниже уровня восприятия. Это, если хотите, универсальные архетипы человеческого поведения».
Как мозг делает это? Частично ответ заключается в том, что все его процессы, в том числе определенные способы функционирования зрения, – результат естественного отбора и являются неотъемлемой частью нашего организма. Именно благодаря этим процессам ребенок, сразу же после рождения оказывающийся в настоящем хаосе новых ощущений, достаточно быстро учится в них разбираться. Наша зрительная система, например, как и у большинства животных, организована таким образом, чтобы воспринимать изменения и движение. Помогает и то, что глаз всегда уделяет особое внимание краям объектов и даже преувеличивает их. Дети, кроме того, благодаря наличию зеркальных нейронов и специальных зон мозга особенно реагируют на глаза и лица (которые, естественно, первыми попадают в их поле зрения) и ищут «агентов» (одушевленные предметы) вокруг. Уже к четырем месяцам, например, дети предпочитают смотреть на пятна света, образующие движущуюся фигуру, чем на аналогичные пятна, движущиеся бессистемно.
В детстве и юности мы постоянно учимся видеть. В соответствующих обстоятельствах обычные люди могут развить потрясающие зрительные способности. Дети племени мокен, живущего на островах в Андаманском море, учатся намеренно сужать зрачок под водой, чтобы сделать более четким изображение, которое в противном случае расплывается из-за давления воды на глаз. В рамках эксперимента этому навыку были обучены шведские дети, не имевшие опыта подводного плавания. До начала современной индустриальной эпохи западные моряки в открытом море могли различить Венеру даже днем – есть сведения о том, что некоторые живущие вдалеке от городов люди сохранили этот навык до сих пор. А способность хорошо видеть в полутьме, которая развивается после заключения в темном помещении, описанная у Эдмона Дантеса, графа Монте-Кристо, не выдумка писателя: ею обладал и Каспар Хаузер, который провел 15 лет в темнице{23}.
Глаза – это не только орган, с помощью которого мы видим. Это еще и орган, с помощью которого видят нас. Это касается и других животных, поэтому некоторые рыбы, гусеницы, мотыльки и другие животные используют ложные глаза, чтобы отпугивать хищников. Приматы сигнализируют покорность, опуская глаза (люди иногда делают точно так же). Но люди развили одну особенность, позволяющую быть особенно восприимчивыми к движениям глаз у других. Белочная оболочка, или склера, глаз человека гораздо больше и заметнее, чем у других млекопитающих, в том числе и у всех 200 видов приматов. Благодаря этому мы видим даже незначительное изменение направления взгляда другого человека, причем с довольно большого расстояния: мы видим, как меняется положение зрачка на фоне белка, и можем очень четко сказать, куда смотрит другой человек. Таким образом мы можем обмениваться важной информацией без помощи слов и часто раскрываем свое психологическое состояние, даже не подозревая об этом.