Северные олени – невероятные животные, которым доводится жить в экстремальных условиях тундры и тайги. Среди множества механизмов их адаптации к выживанию в подобной среде особое внимание учёных привлекла способность оленей менять цвет глаз, а точнее – цвет тапетума, особого слоя сосудистой оболочки глаза. Спустя годы размышлений о природе данного механизма команда исследователей в лице нейробиолога и астрофизика сумела раскрыть его секрет.
На 70-й параллели поблизости от Тромсё в Норвегии или Уткиагвика на Аляске за всю зиму солнце появляется над горизонтом не более, чем на 60 дней. Как следствие северные олени и прочие обитатели этих широт вынуждены существовать в глубоких зимних сумерках на протяжении 12-24 часов в сутки. В зимние сумерки видимость примерно в 100 тысяч раз слабее, чем при дневном свете. Ещё одной особенностью этого периода является насыщенный синий цвет света. Когда Солнце остаётся за горизонтом, его лучи проходят через атмосферу вверх и снова отражаются к Земле, проходя через озоновый слой. Как следствие, разные слои атмосферы поглощают практически всю оранжево-красную часть спектра, и Земли достигают лишь синие и фиолетовые волны.
Многие животные хорошо адаптированы к жизни в сумерках, и одним из самых распространённых механизмов адаптации является тапетум. В полутьме важен каждый фотон: порой обычные светочувствительные структуры глаз не улавливают свет «с первой попытки», и тапетум отражает его, давая сетчатке второй шанс поглотить затерявшиеся фотоны. У некоторых животных, например, у представителей семейства кошачьих, данная структура позволяет более чем вдвое увеличить восприимчивость глаз к свету в условиях со слабым освещением. Цвет тапетума варьируется от вида к виду, однако в большинстве случаев он представлен оттенками золота, бронзы и зелени. Именно этот слой заставляет глаза животных «светиться» в темноте. Тапетум – уникальная и полезная структура, однако в случае северных оленей её возможности и свойства ещё более поразительны.
Человеческий глаз способен воспринимать свет с длиной волны от ~400 до ~700 нм, однако северные олени видят и более короткие ультрафиолетовые волны, которые вызывают у людей так называемую снежную слепоту. Способность видеть в этой части спектра имеет весомые преимущества. Прежде всего она позволяет оленям отыскать пищу, ведь лишайники – основа оленьего рациона – выглядят тёмными на фоне отражающего ультрафиолетовые лучи белого снега. То же касается и потенциальных врагов: шерсть волков и медведей поглощает УФ-лучи, что мешает им замаскироваться на фоне снежного ландшафта. Это возможно благодаря тому, что в зимнее время тапетум оленей становится тёмно-синим, увеличивая светочувствительность их глаз. Как же северные олени понимают, что пришло время менять цвет тапетума?
Приступая к поиску разгадки этого удивительного механизма, учёные предполагали, что каким-то образом тапетум оленей подстраивается под диапазон частот света зимних сумерек. Чтобы идентифицировать детали этого процесса, исследователи изучили в лаборатории мириады оленьих глаз, полученных от саамских оленеводов. Нейробиолог Глен Джеффери и астрофизик Роберт Фосбери обнаружили, что тапетум северных оленей состоит из крошечных волокон коллагена, «подвешенных» в жидкости, образуя изменяемый светоотражающий кристалл. В летних глазах коллаген свободно «плавает» в жидкости, благодаря чему кристаллическое зеркало тапетума эффективнее отражает лучи красной части светового спектра. Зимой же волокна коллагена размещаются значительно ближе по отношению друг к другу, формируя более плотный кристалл, который хорошо отражает синюю и ультрафиолетовую часть спектра.
По мнению экспертов, в зимние сумерки зрачки оленей расширяются, что блокирует естественный отток жидкости из глаз через специальную дренажную систему. В итоге внутриглазное давление повышается, сжимая волокна коллагена и трансформируя тапетум. Летом зрачок возвращается в нормальное состояние, и давление внутриглазной жидкости тоже нормализуется. По расчётам учёных, данный механизм позволяет тысячекратно усилить светочувствительность глаз северных оленей в зимнее время. Увы, подобные адаптивные механизмы не лишены недостатков. В частности, распространение высоковольтных линий электропередач в ареале животных заставляет их избегать обширные зоны произрастания лишайников. Периодически ЛЭП выбрасывают ультрафиолетовые вспышки, которые незаметны для людей, однако в глазах оленей они выглядят как пугающие фейерверки. По словам Джеффери, саамы стремятся на законодательном уровне ограничить установку ЛЭП в местах обитания диких и зонах разведения домашних оленей, и он готов оказать народу севера поддержку в этом непростом деле.
