Так как же головастики или мальки амфиприонов, которых течение отнесло так далеко от дома, определяют, в каком направлении им плыть? Дно океана не дает никаких видимых подсказок. На дне мало ориентиров, оно выглядит одинаково во всех направлениях: песчаная пустыня, усеянная большими и маленькими камнями, среди которых то тут, то там снуют разные членистоногие. Вряд ли далекий коралловый риф посылает некий звуковой сигнал, который распространяется в воде на несколько километров. Течения сами по себе являются проблемой, ведь их направления постоянно меняются в зависимости от глубины и иногда сложно определить, движется массив воды или находится в покое. Нет никаких доказательств наличия у амфиприонов механизма наподобие магнитного компаса, который помогает малиновкам ориентироваться в пространстве во время миграций. Так как же мальки коралловых рыбок находят дорогу домой?
У рыб хорошо развито обоняние. Известно, что акулы, у которых за обоняние отвечают две трети мозга, могут почувствовать запах одной капли крови на расстоянии более чем километр. Возможно, коралловые рыбки «вынюхивают» путь к дому? Чтобы проверить это предположение, в 2007 году Габриэле Герлах провела «двухканальный эксперимент на выбор водотока по запаху». Мальки коралловых рыб были поставлены перед выбором — поплыть по течению по одному из двух водотоков. Вода первого была собрана на том рифе, где рыбки появились на свет, а вода второго была перемещена с отдаленного рифа, чужого для мальков. Исследовательница наблюдала, какой водоток выберут мальки — с родной или чужой водой.
Мальки неизменно плыли по водотоку, сформированному из воды родного рифа. Они сумели точно определить, где вода с того рифа, где они появились на свет, а где — вода с чужого рифа. Предположительно это связано с тем, что для мальков эти воды пахнут по-разному. Майкл Арведланд, ученый из Университета имени Джеймса Кука (Квинсленд, Австралия), провел похожий эксперимент, в ходе которого подтвердилось, что амфиприоны способны по запаху отличать вид их родной актинии от всех остальных видов, населенных иными колониями. Более того, Даниэлла Диксон из того же Университета имени Джеймса Кука доказала, что амфиприоны могут отличить воду, взятую из среды их обитания — с рифов, раскинувшихся недалеко от зеленых островов, — от воды, взятой с рифов, находящихся далеко от берега. Кажется, что Немо, как и остальные рыбы-клоуны, живущие в коралловых рифах, и правда мог бы найти дорогу домой по запаху.
О способности животных прокладывать себе путь, полагаясь на обоняние, известно давно. Каждый год по всему миру миллионы особей лосося собираются в большие стаи у побережья океана в районе устья большой реки и плывут к местам нереста, преодолевая течение, пороги, водопады и песчаные отмели. Как и в случае с амфиприонами, ученые долгое время полагали, что лососи выбирают подходящую реку для нереста, полагаясь на случай. Однако в 1939 году канадец Уилберт Клеменс пометил около 470 тысяч молодых особей лосося, пойманных в одном из притоков реки Фрейзер. Спустя несколько лет он поймал в том же притоке почти 11 тысяч помеченных рыб, вернувшихся в родные воды. В других притоках реки Фрейзер не было поймано ни одной помеченной рыбы. Ни одна рыба не сбилась с пути, возвращаясь из океана в родную реку. Многие годы способность рыб ориентироваться в океане и речных потоках оставалась необъяснимой. Профессор Артур Хаслер из Висконсинского университета в Мадисоне предположил, что молодые рыбы находят путь в родную реку по запаху, и в 1954 году проверил свою гипотезу. Он поймал несколько сотен рыб, возвращавшихся вверх по течению реки Иссаква близ Сиэтла, в том месте, где сливаются два больших потока, и перенес их вниз по течению. Все рыбы вернулись в тот самый поток, в котором были пойманы. Тогда профессор заткнул их ноздри ватой и снова выпустил в незнакомом месте. Рыбы снова поплыли вверх по течению, однако в поисках своего потока они метались то в одну сторону, то в другую и никак не могли решить, куда им плыть — направо или налево.
На суше роль обоняния еще заметнее, поскольку объем воздуха, в котором растворяются запахи, намного больше объема океана. Атмосферные потоки также подвержены турбулентности, обусловленной переменой погоды, поэтому молекулы газов рассеиваются в воздухе гораздо быстрее, чем в воде. Обоняние является важнейшим чувством для большинства наземных животных, от которого зависит их выживание. Они пользуются обонянием не только для того, чтобы найти путь домой, но и для того, чтобы поймать добычу, убежать от хищника, найти партнера, подать сородичам сигнал тревоги, пометить территорию, стимулировать физиологические изменения организма, а также для коммуникации. Разумеется, человеческому обонянию недоступны такие возможности, поэтому люди часто используют более сильное обоняние братьев своих меньших, например, для того, чтобы разгадать некоторые сигналы и знаки животных. Известно, например, как сильно запахи волнуют собак. Так, гончая породы бладхаунд, чей обонятельный эпителий (подробнее об этом позже) в 40 раз толще человеческого, способна найти человека по запаху. Все мы видели по крайней мере в кино, как собаке-ищейке достаточно понюхать брошенную одежду сбежавшего преступника и она тут же берет его след и находит злодея, преследуя его по болотам, лесам и вдоль ручьев. В кино, разумеется, встречаются вымышленные истории, однако уникальное обоняние, присущее гончим, — факт достоверный. Собаки способны определить по запаху, каким путем шел человек, а каким — животное, а также напасть на след по запаху, оставленному несколько дней назад.
Продемонстрировать поразительные возможности обоняния животных можно на примерах тех подвигов, которые ежедневно совершает собака породы бладхаунд или рыба-клоун. Поговорим сначала о бладхаунде: у него такой тонкий нюх, что он способен различать в запахе человека или животного даже очень небольшое количество органических веществ, например масляной кислоты. Острота обоняния собаки удивительна. Если распылить один грамм масляной кислоты в комнате, то человек почувствовал бы ее сладковато-прогорклый запах. Однако собака учуяла запах масляной кислоты, если бы всего один грамм распылили над целым городом, причем на высоте 100 метров. А теперь вспомните, что рыба-клоун или лосось чувствуют запах родных мест на расстоянии несколько километров в необозримых просторах океана.
Обоняние животных впечатляет не только своей остротой, но и хорошо развитой дискриминационной способностью. Ежедневно собаки помогают сотрудникам таможни обнаруживать по запаху целый спектр запрещенных веществ (обычно тщательно упакованных и спрятанных в чемодане): от наркотиков, например марихуаны и кокаина, до компонентов взрывчатых веществ, например C-4. Собаки также способны различать по запаху людей, даже абсолютно одинаковых близнецов. Как же они это делают? Ведь масляная кислота, выделяемая одним из нас, — это та же масляная кислота, которая выделяется любым другим человеком. Безусловно, это так. Однако, кроме масляной кислоты, любой организм выделяет тонкую и сложную смесь из сотен органических молекул, являющуюся уникальным запахом, который, как и отпечатки пальцев, не повторяется ни у кого. Собаки чувствуют этот индивидуальный запах так же легко, как мы, например, различаем цвет футболки. Таким же образом рыба-клоун или лосось так же легко различают запах их родных вод, как мы с вами узнаем родную улицу или определяем цвет входной двери.
И все же собаки, лосось и амфиприоны не являются представителями живых существ с самым острым обонянием. Например, у медведя обоняние в семь раз острее, чем у бладхаунда: он может почуять живое существо на расстоянии 20 километров. Моль чувствует другую особь на расстоянии 10 километров; крысы способны воспринимать запахи в режиме «стерео», а змеи — языком. Все эти способности обоняния важны для животных, которые должны постоянно добывать себе пищу, находить партнеров, избегать встреч с хищниками. Они развили чувствительность к едва уловимым намекам, которые позволяют снизить риск опасности в воздухе или в воде. Обоняние настолько важно для выживания животных, что поведенческие реакции на запахи у некоторых видов являются врожденными. Во время экспериментов с участием полевок с Оркнейских островов грызуны избегали ловушек с запахом (секретом) хищника горностая, несмотря на то что горностаи не водятся на Оркнейских островах уже пять тысяч лет!
Считается, что обоняние человека менее острое, чем обоняние его предков. Несколько миллионов лет назад Homo erectus оторвал верхние конечности от земли и стал прямоходящим. Его нос при этом также отдалился от земли — богатого источника разнообразных запахов. Со временем основными источниками информации наших предков стали зрение и слух, которые постепенно совершенствовались при более выгодном для глаз и ушей положении тела. Нос человека стал короче, ноздри сузились, а в большинстве генов (всего их у наших предков было около тысячи), кодирующих свойства рецепторов обоняния, накопились мутации (подробнее об этом позже). К сожалению, мы также лишились дополнительной обонятельной способности, встречающейся у других животных, за которую отвечает вомероназальный орган (орган Якобсона). Функция вомера состоит в улавливании половых феромонов.
