От моря до неба: эволюция птичьего органа для навигации в высоте

Незаурядные способности пернатых летунов неоднократно обращали на себя внимание учёных. Исследования показывают, что птички очень чувствительны к изменениям атмосферного давления. Это давно наводило орнитологов на мысль о том, что пернатые располагают в своем арсенале некого рода высотометром. Как впоследствии оказалось, пташки действительно припрятали у себя в черепе анатомический определитель высоты. Да так припрятали, что хоть этот орган открыли в 1911 году, его функцию отгадали лишь сто лет спустя.


Называется это чудо инженерной и биологической мысли «paratympanic organ». Если вы зугуглите это название, то не найдете ни одного упоминания на русском языке. А раз так, то придется импровизировать. «Paratympanic organ» можно перевести как орган «расположенный неподалеку от барабанной перепонки», или просто «парабарабанный орган», пожалуй, на последнем варианте и остановимся.


Прежде чем продолжить, полезно будет освежить в памяти устройство вестибулярного и слухового аппаратов. Напрягаем свои ганглии и вспоминаем, что ухо бывает наружное, среднее и внутреннее. Наружное ухо забываем, сегодня обойдемся без него. Среднее ухо несколько отдалено от повседневной жизни и ассоциируется с воспоминаниями о том, как мама в детстве говорила не совать ватную палочку слишком глубоко, когда мы чистили уши. Мама была права, потому что здесь находятся барабанная перепонка и три слуховые косточки: молоточек, наковальня и стремечко. Они передают и усиливают звуковые колебания от барабанной перепонки ко внутреннему уху. У пернатых есть только стремечко. Оно, что у птиц, что у нас, входит во внутреннее ухо подобно поршню.


А вот во внутреннем ухе спрятан орган, отвечающий за нашу ориентацию в пространстве — ампулярный гребешок перепончатого лабиринта. Пока медики радуются знакомым терминам, поясним для остальных читателей, как эта штука выглядит. Представьте щетку для обуви, лежащую щетиной вверх. На эту щетину сверху положим желе так, чтобы щетина проникала в желе. Теперь если мы сдвинем желе, щетинки наклонятся вслед за ним. Во внутреннем ухе все работает точно так же: только вместо щетки — волосковые клетки, а вместо желе — студенистое вещество. При поворотах головы происходит возмущение отростков волосковых клеток. «Желе» сдвигается и генерируется нервный сигнал.


Теперь вернемся к парабарабанному органу. Внешне эта диковинка выглядит как крошечный вытянутый пузырек. К его противоположным полюсам крепятся две эластичные связки: первая соединяется со стременем, а вторая оканчивается на барабанной перепонке. Если мы заглянем внутрь пузырька, то обнаружим, что он заполнен вязкой жидкостью, а на одной из его стенок сидят нервные клетки, как и у ампулярного гребешка!


Это, конечно, хорошо, но как же загадочный пузырек выполняет функцию высотомера? На самом деле до сих пор окончательного ответа нет, но самая популярная модель звучит следующим образом.

При подъеме на высоту атмосферное давление падает. Разность давлений по разные стороны от барабанной перепонки изменяется, отчего орган меняет своё положение. Связка между ней и парабарабанным органом испытывает натяжение, и пузырек сдавливается. Изменение формы пузырька приводит к перемещению жидкого содержимого, и как следствие, к возмущению чувствительных клеток. Таким образом, смещение барабанной перепонки фиксируется парабарабанным органом, и птице становится известно об изменении атмосферного давления и, как следствие, высоте. Так появляется барометрическое чувство.

Изначально парабарабанный орган «не задумывался» как высотометр, он просто сообщал нервной системе, в каком положении находится его жаберная дуга. А чего вы удивляетесь? Предки наземных позвоночных были рыбами, и у этих рыб часть одной из жаберных дуг впоследствии при смене среды обитания превратилась в стремечко. Вот птицы и приспособили её для своих нужд.


Если голубю на вашем подоконнике унаследованный орган пригодился, то для остальных наземных позвоночных он оказался совершенно бесполезным. Поэтому и получается такая картина: парабарабанный орган эмбрионально развивается у целого ряда сухопутных животинок, но потом исчезает. Сохраняется он только у молодых аллигаторов и, возможно, одного вида летучих мышей. Как жаль, что наши предки не знали, что мы изобретем самолёты!