Во все уши. Про многозадачный орган, благодаря которому мы слышим, сохраняем рассудок и держим равновесие

Этому предшествовало появление другого жизненно важного органа восприятия, который сегодня по-прежнему находится в наших ушах. Я никогда о нем не задумывался до появления болезни, вызывающей головокружения. Это вестибулярный аппарат.

Верх и низ в древнем море, и как речные раки научились стоять на голове

За миллионы лет до кембрийского взрыва в древнем океане уже плавали кишечнополостные. Хотя у этих доисторических медуз не было ни костей, ни глаз, ни ушей, они все же имели с нами, людьми, кое-что общее: умение отличать верх от низа. Кишечнополостные животные обладали примитивным органом равновесия, нечто подобное есть и сегодня у медуз и раков. Этот орган представлял собой небольшой пузырь, наполненный жидкостью. Внутри находился крошечный камешек из кальция, который был тяжелее окружающей жидкости и под действием силы земного притяжения обычно опускался вниз. На нижней поверхности пузырька располагались тонкие сенсорные волоски. Когда кальциевый камень попадал на них, волоски отклонялись, подобно тумблерам. Затем они производили электрический стимул, передававшийся нервной системе. Такая примитивная сеть нервных путей пронизывала все тело кишечнополостных и функционировала настолько хорошо, что мозг им был не нужен, а значит, его и не было. В зависимости от положения животного камешек наталкивался на различные сенсорные волоски, и существо могло ориентироваться в пространстве. О конкретных преимуществах такого восприятия можно только догадываться. Вероятно, оно не давало кишечнополостным погружаться слишком глубоко, где высокое давление водных масс могло бы их раздавить.

У сегодняшних медуз и других беспозвоночных животных вся внутренняя поверхность плавательных пузырей целиком покрыта сенсорными волосками. Представьте себе мяч, внутри которого повсюду располагаются маленькие тумблеры. В этот мяч заключен небольшой тяжелый шар. Если мяч катать по полу, поднимать или встряхивать, шар внутри будет многократно активировать своим весом различные переключатели. Когда шар отодвигается от переключателя, он возвращается в исходное положение.

Кстати, такую систему можно полностью сбить с толку, если перехитрить гравитацию Земли. Это удалось исследователям в эксперименте с речными раками.

Чтобы расти, животные вынуждены сбрасывать свои панцири. И хоть после раки наращивают новый панцирь, у них уже нет никаких камешков из кальция. Вместо этого членистоногие заключают в свои плавательные пузыри песчинки из окружающей среды. Их заменили металлической крошкой, которую животные принимали за песок и, ничего не подозревая, помещали в свои тела. Когда над таким раком держали магнит, он плавал вверх брюхом, поскольку металлическая крошка притягивалась в направлении магнита, и животному казалось, что там низ. Как бы ни были сбиты с толку подопытные раки, когда их против воли заставляли плавать на спине, на дефицит железа они уж точно не могли пожаловаться…

Итак, отсюда мы можем сделать вывод, что с точки зрения эволюции равновесие – одно из наших древнейших чувств. Оно существовало задолго до того, как уши позволили нам слышать, а глаза – видеть. Это логично, ведь потребность в других чувствах свойственна только организмам, которые могут двигаться. Зачем нужно движение, если понятия не имеешь, куда оно приведет? Для ориентации в пространстве необходимо ощущение положения собственного тела и направления движения. И это подводит нас к следующему шагу в эволюции уха.

Волос в супе, и как движение становится информацией

Первыми живыми существами, которые могли слышать, были рыбы. Теперь нам нужно представить подводный мир, где происходило восприятие шумов. Но что вообще такое восприятие? Источником всего восприятия у каждого живого существа служит преобразование внешних раздражителей в электрические сигналы, которые затем обрабатываются нервной системой. Без электрического тока ничего не работает – этот закон справедлив как для биологии, так и для технологии.

Но что именно в процессе слушания превращается в электрическое пиршество для жаждущих информации нервных клеток? Ответ: движение. Мы уже видели, как у кишечнополостных животных и раков маленькие кальциевые крошки стимулируют прикосновением сенсорные волоски, чтобы они генерировали электрические импульсы. Волоски располагаются на поверхности клеток, которые обязаны им своим названием: волосковые клетки. Благодаря чувствительным волоскам они способны преобразовывать мельчайшие движения в электрические импульсы и передавать их нервной системе.

Это всего лишь позволяет животным судить о положении собственного тела, но ничего не говорит им об окружающей среде. Для слуха решающее значение имеет движение всей окружающей среды, вне зависимости от того, жидкая ли она, как вода древнего моря, или газообразная, как воздух вокруг нас.