Летающие жирафы, мамонты-блондины, карликовые коровы... От палеонтологических реконструкций к предск

Глаз кембрийского животного включал примерно 3 тысячи крупных омматидиев, в каждом из которых прекрасно выражена линза. Расположение и размер шестигранных линз указывают на то, что эти глаза принадлежали активному хищнику, способному видеть даже при тусклом освещении. По своему устройству они ни в чем не уступают фасеточным глазам наиболее совершенных насекомых — мух. Прежде глаза сравнимой сложности были известны у членистоногих, живших на 85 миллионов лет позже (у силурийских трилобитов). Животные с такими глазами, подобно современным стрекозам или хищным мухам ктырям, могли издалека разглядеть потенциальную добычу и просчитать скорость и направление ее движения. Что, собственно, и нужно для успешной охоты. Вполне возможно, что эти животные уже видели цветную картинку. Во всяком случае, раковинки и панцири многих существ имели радужную окраску благодаря тонкой штриховке на поверхности, которая по-разному преломляет лучи, расщепляя белый свет на цветные составляющие.

Благодаря рентгено-томографическому сканированию высокого разрешения Бригитте Шёнеманн из Боннского университета минералогии и палеонтологии удалось заглянуть под каменные (из прозрачного кальцита) линзы трилобита и увидеть остатки пигментных клеток. Со стороны глаза трилобита, наверное, выглядели синими. Они хорошо отражали ультрафиолетовые лучи и, поскольку были кальцитовыми, даже светились под действием этих лучей — флюоресцировали. Использовать минеральные хрусталики для глаз научились также офиуры и многостворчатые моллюски хитоны — у них линзы рассеяны по всему панцирю (ученые догадались заглянуть в эти глаза лишь в последние годы).

Благодаря каменной природе трилобитового глаза, его можно рассмотреть в деталях, и деталей таких немало. Самые сложноустроенные глаза у ордовикских факопин: каждая линза (до двух миллиметров в диаметре) состояла из трех частей: внешней, которая представляла собой совершенную апланатную линзу Рене Декарта (у некоторых — Христиана Гюйгенса), срединного ядра и чаши. Внешняя линза состояла из отдельных оптических цилиндров, изогнутых так, чтобы к поверхности линзы подходить под прямым углом в любой ее части. А ядро отличалось повышенным содержанием магния в кристаллической решетке. Такая конструкция четко фокусировала луч на пигментных клетках; помогала избежать сферических искажений — самой большой проблемы оптических приборов, сработанных руками, даже такими умелыми, как у Декарта и Гюйгенса (и это за 470 миллионов лет до рождения гениальных физиков XVII века); хорошо видеть в водной среде благодаря близкому коэффициенту преломления; была бифокальной (или даже трифокальной). То есть как в бифокальных очках, не меняя их, можно было рассматривать либо удаленные объекты, либо те, что под «носом» — прямо под антеннами и другими передними конечностями. Причем если у человеческих очков центры фокусировки находятся в верхней и нижней частях, то в трилобитовых «очках» эти центры располагались в середине (ближнее зрение) и на периферии линзы (дальнее).

Эволюция глаз трилобитов тесно связана с изменениями, происходившими в среде их обитания. У первых представителей этой группы, равно как и у других морских раннекембрийских членистоногих, фасеточные глаза не отличались совершенством: фасеток насчитывалось немного и они не имели четкой шестигранной формы. Такие глаза годились в мутных тусклых придонных водах. Держаться ближе к поверхности животным не позволяла высокая ультрафиолетовая радиация. К концу ордовикского периода (450 миллионов лет назад) появились пелагические трилобиты с огромными почти шаровидными глазами и сферическим обзором — это значит, что атмосфера насытилась кислородом и образовавшийся озоновый щит отражал большую часть ультрафиолетового излучения. Можно было плавать у самой поверхности, не опасаясь, что флюоресценция собственных глаз ухудшит зрение. А в конце девонского периода (360 миллионов лет назад) многие трилобиты почти ослепли — либо лишились органов зрения, либо остались с маленькими, в несколько фасеток, глазками. Это было время, когда уровень кислорода вновь сильно упал, а в прибрежные моря стали выноситься большие объемы нитратов и фосфатов, вызывавшие цветение фитопланктона, из-за чего водная толща утратила прозрачность. А зачем в темноте столь дорогостоящий прибор, как глаза?

Впрочем, острота зрения у всех животных со сложными глазами сравнительно небольшая, не лучше, чем у мыши, и зависит от числа и размера фасеток. Если бы человек имел такие глаза, то при нормальной остроте зрения каждый из них был бы не менее метра в поперечнике! Авторы фантастических триллеров до этого не додумались: они приставляют человеческому телу мушиную голову и вместо монстра получается слепой неудачник.

Камерные глаза — прекрасный прибор для разглядывания мелких деталей. И только в этом отношении человеческие глаза одни из лучших. Если принять остроту нашего зрения за единицу, то лошади придется надеть очки с 5 диоптриями, собаке — с 7, кошке — с 8, а мыши — с 10. В данной шкале и единица далеко не высший балл: у некоторых кальмаров зрение лучше, а у орла и сокола зрение раз в десять острее нашего. В очках бы ползали и змеи, причем не только очковые. В общем, чем меньше камерный глаз, тем хуже он видит.

Самые большие камерные глаза среди наземных животных — у страуса и лошади (5 и 3,4 сантиметра в диаметре соответственно). У нас — 2,4 сантиметра. Лошадь в естественных условиях — животное сумеречное, а в темноте нужно ловить каждый фотон. Для человека темнота наступает тогда, когда на один фоторецептор приходится меньше одного фотона в минуту. Притом в сумерках вместо фоторецепторов колбочек, различающих цвета, в дело вступают палочки, воспринимающие все в черно-белых тонах, зато с лучшей разрешающей способностью. У глубоководных рыб сетчатка превращается в многослойную (до 28 слоев) батарею для охоты за фотонами. И глаза у них по сравнению с размером тела становятся неимоверно большими и в 120 раз более чувствительными, чем у человека. По абсолютным размерам глазного яблока морские организмы тоже обошли наземных: синий кит — 11 сантиметров, меч-рыба — 9 сантиметров в диаметре. Чтобы лучше видеть, этот хищник направляет тепло, вырабатываемое мускулатурой при быстром движении, к мозгу и глазам, поднимая их температуру на 10–15 °C выше окружающей среды. Среди палеозойских организмов самые большеглазые — некоторые виды трилобитов, вероятно, тоже были обитателями глубин: многоканальное устройство и высокая степень прозрачности их минеральных фасеточных глаз указывают на способность улавливать даже небольшое число фотонов.