10

Открытие в Хваль-фьорде

Я отвлекся от написания полевых заметок и окинул взглядом фьорд. Послеполуденный свет длинного летнего дня позолотил темно-зеленые и серо-коричневые холмистые поля. Наша полевая одежда сушилась на веревке и сейчас бешено хлопала на ветру, который задувал со склона холма. Я посмотрел на Джереми, он, натянув воротник свитера до самого носа, уткнулся в ноутбук.

– Эй, – окликнул я его, – хочешь пройтись?

Джереми помедлил с ответом.

– Конечно, – сказал он рассеянно. И тихо добавил, глядя в сторону кухни: – Только если возьмем с собой пиво.

На китобойной станции, что находилась в паре километров от нас, в данный момент китов не было. Лодки находились далеко от берега, и я подумал, что нам не помешает отдохнуть от инвентаризации данных и ведения записей. Мы надели ботинки и направились к воротам. Проходя мимо веревки с одеждой, мы почувствовали сильный запах китового жира: он не исчез даже после нескольких стирок, несмотря на солнечный свет и свежий воздух. Мы начали подниматься в гору. Идти приходилось против вездесущего ветра, взбираясь на кучи изломанного бордово-коричневого базальта, оставленные потоками лавы, которые создали основу Исландии более 15 млн лет назад.

Менее чем через час, все в поту, обдуваемые североатлантическим ветром, мы уселись на краю утеса, с которого был виден весь фьорд. Вместе с нами на этой высоте были буревестники, которые пикировали на нас, пытаясь отогнать подальше от своих гнезд. Время от времени один из них ловил поток ветра и парил на нашем уровне, над утесом в сотню метров высотой. Идеальный профиль крыльев удерживал птицу в воздухе без всяких усилий.

– Вот это аэродинамика, да? – сказал я Джереми.

Живые существа, движущиеся в потоке, будь то воздух или вода, контролируют свое движение, применяя те же законы физики, что и самолет, выпускающий закрылки.

– Да, – ответил он, отхлебнув пену с пива, которое мы хорошенько растрясли по дороге. – Как ласты, благодаря которым горбачи могут развернуться на пятачке.

Крылья буревестника и ласты горбатого кита обязаны сходством функций силе естественного отбора, которая создала одно и то же решение из разных начальных точек – в данном случае создала из передних конечностей крылья и ласты у морских птиц и китов для перемещения в совершенно разных мирах.

С вершины скалы нам была видна китобойная станция, расположенная в конце Хваль-фьорда – длинного фьорда, впадающего в Северную Атлантику. Исландское Hvalfjörður означает «китовый фьорд». Местные жители уверяли меня, что названию много веков и, скорее всего, оно появилось благодаря заблудившемуся киту, который здесь проплывал или которого вынесло на берег. Станцию построили после Второй мировой, во время войны узкий вход в фьорд и глубокие бухты стали для конвоев торговых судов и военных кораблей союзников идеальным убежищем от рыскавших в Северной Атлантике немецких подводных лодок. Я не представлял себе, насколько маленькими покажутся с этой высоты китобойные лодки, а судить об их размерах по изменчивым волнам сложно. Джереми, наконец, заметил крошечный силуэт лодки на фоне яркого света. Судя по заметной струе за кормой, охота была успешной. Мы быстро допили пиво и побежали вниз по склону. Дома мы переоделись, сели в машину и поехали к станции.

В Исландию нас обоих привели киты, но нас объединяло еще одно совпадение: у нас был один и тот же научный руководитель Боб Шедвик – Джереми тогда заканчивал докторскую, я был постдоком. Боб занимается сравнительной физиологией, он словно инженер, изучающий биологический мир. Его цель – понять внутреннее устройство животных: как бьется сердце, расширяются легкие и сокращаются мышцы-пружины ног, то есть механические процессы, которые позволяют животным жить, дышать и двигаться. Еще когда я учился в Беркли, мы втроем опубликовали статью, в которой связали нашу работу по челюстям кита с данными маячков. Мы смоделировали объем заглатываемой финвалом воды, используя размеры челюстей для количественной оценки затрат энергии на один рывок. Затем мы наложили эти оценки на данные по времени рывка, полученные от спутниковых маячков, и оказалось, что на то, чтобы сделать рывок, всплыть для вдоха и потом сделать еще рывок, требуется невероятное количество энергии. Я очень хотел расширить эту работу, объединив данные с маячков и замеры челюстей других видов полосатиков, а также взглянуть на данные об ископаемых челюстных костях, которые привели меня в аспирантуру в лаборатории Боба в Ванкувере.

Провести время с Бобом и Джереми – это значило выйти за пределы моей зоны комфорта, полной окаменелостей и осадочных пород, и целыми днями обсуждать кровоток и мышечную активность. У Боба большой опыт работы с китами: в 1980-х гг. коллега предоставил ему с командой ученых возможность изучить огромные сердца, оставшиеся от финвалов в Хваль-фьорде. Сердца китов устроены как у всех прочих млекопитающих – четыре камеры, разделенные на правую и левую, предсердия поменьше, желудочки побольше, – но они превосходят все остальные сердца по размеру. Только представьте: у крупнейших китов диаметр сердца – с заднюю покрышку сельскохозяйственного трактора. Вы уместитесь в нем целиком.

Киты также одни из млекопитающих-рекордсменов по соотношению объема крови к размеру тела, и объем этот поражает: тысячи литров крови. У любого млекопитающего мышечные стенки сердца должны протолкнуть часть объема крови через всю кровеносную систему и вернуть его обратно. Следовательно, кровяное давление в аорте (первой магистральной трубе, идущей от сердца) является наибольшим во всей системе кровообращения. Эта волна давления, однако, резко падает, когда удар замирает, а затем возобновляется с каждым циклом работы сердца.

Аорта должна быть достаточно гибкой, чтобы выдержать резкие и регулярные изменения давления и не лопнуть. Чем больше млекопитающее, тем толще стенка аорты и больше ее диаметр. При этом отношение толщины стенок к диаметру остается неизменным у всех млекопитающих, от мышей до слонов, и киты здесь не исключение. У большинства млекопитающих дуга аорты эластична благодаря белку под названием эластин. Однако Боб и его коллеги обнаружили, что в аортах гигантских китов есть нечто большее: уникальная решетка из коллагеновых пластин обеспечивает аорте дополнительную гибкость на микроуровне, чтобы выдерживать кровяное давление непосредственно на выходе из сердца.

На каждый установленный факт анатомии кита приходятся десятки загадок, которые предстоит разгадать. Никто никогда не записывал сердцебиение кита в природе. Мы не знаем, насколько быстрее или медленнее бьется сердце обычного кита, например синего, когда он ныряет, кормится или спит. И не только сердце представляет для нас интерес: влияние гигантизма на работу других органов делает китов важными объектами научного исследования. Нас ждет еще много неожиданностей.

К 2009 г. Бобу удалось добиться приглашения для всей своей лаборатории на работу на китобойной станции в Хваль-фьорде во время летнего китобойного сезона. Для нас с Джереми это был шанс изучить челюсти кита, как Боб изучал сердце, и найти ответ на похожий вопрос: как они работают с точки зрения биомеханики? Несколько месяцев мы потратили на исследования, тщательно их планируя и опираясь на то, что уже было известно об анатомии гигантских китов. Для начала мы хотели досконально разобраться во всем, что относится к механике питания кита: как он открывает и закрывает челюсти; как сокращаются мышцы головы, соединяющие и обвивающие челюсти; как устроено наслоение мышц под толстыми бороздками, позволяющее горловому мешку раскрываться, словно парашют; почему гибкий, но плотно закрывающийся челюстной сустав, похоже, открывается на 90 градусов, но не больше. Каждый из этих вопросов требовал контролируемого изучения и препарирования животного размером с автобус. Имея дело только с выброшенными на берег мертвыми тушами, найти ответы было невозможно.

В Хваль-фьорде нам предстояло работать на том неудобном пересечении между научными исследованиями и коммерческим китобойным промыслом, где оказывались некоторые мои предшественники. Так что ехать туда я решился не сразу. В Исландии разрешен коммерческий промысел китов, и компания в Хваль-фьорде добывала финвалов, которые вследствие китобойного промысла ХХ в., особенно в Южном океане, относятся к исчезающим видам. В Северной Атлантике, однако, их насчитывают примерно 50 000 особей, а значит, квота в 125 животных, которых разрешено вылавливать в Исландии, не окажет серьезного влияния на популяцию. (Больше финвалов, вероятно, гибнет каждый год, запутываясь в сетях или сталкиваясь с кораблями.) После того как с туш срезают мясо, они уже не представляют ценности для китобоев, а для нас это золотая жила. Нужно исследовать останки китов, прежде чем их органы и кости перемелют в костную муку и пустят на сельскохозяйственные удобрения. Более того, мы знали, что возобновление интереса Исландии к китам может оказаться недолгим: прибыльность этого промысла зависит от рыночных цен на китовое мясо. Наконец, было ясно, что добытые киты будут убиты независимо от того, будем мы изучать их туши или нет. Я решил, что это в некотором роде наш профессиональный долг: приехать и попытаться извлечь максимум из ситуации. И, если я хотел поехать, нужно было отправляться поскорее.

Мы все планировали так, словно эта поездка будет для нас первой и последней, и в Исландии мы сможем препарировать лишь одного кита. Вместе с другими сотрудниками лаборатории Боба мы набили ящики резиновыми сапогами с обитыми металлом носками, пакетами для образцов, перчатками и длинными ножами. Мы думали, что готовы к измерениям, по крайней мере у нас были те же рулетки и штангенциркули, которые мы использовали, работая с костями в музейных коллекциях. Что еще важнее, мы собирались документировать каждый шаг, а значит, требовались фотокамеры, штативы и много резервных батарей. Боб посоветовал нам взять с собой побольше старой одежды и выкинуть ее в конце поездки: «Вам не захочется ничего везти назад, уж поверьте».

В раздевалке на станции мы впервые надели наши ярко-оранжевые фартуки и шипованные сапоги с металлическими носками. С первой тушей, лежавшей на разделочной площадке, мы успели поработать лишь несколько минут. Ничто не сравнится с первым выходом на платформу китобойной станции – ты словно попадаешь прямо в ад. Пар клубами валит от труб, протянутых вдоль стен открытой верхней площадки. По трубам подается геотермальная вода, которой постоянно промывают платформу, а пар приводит в действие большую часть оборудования на палубе и под ней и нагревает огромные котлы. Источник тепла – те же геологические процессы, что создали окружающие базальтовые скалы и здешние активные вулканы, ведь геотермальные трещины доходят до раскаленного газового пузыря тектонических плит, которые продолжают формировать остров под названием Исландия.

Стальные шипы моих тяжелых ботинок скрежетали на мокром асфальте, по которому потоки криля и китовой крови вперемешку с кусками хрящей стекали вниз по рампе и дальше вниз во фьорд. Трехметровая дисковая пила с паровым приводом была готова разделать тушу на ломти мышц и костей, как самый большой в мире нож для деликатесов. Лебедки позвякивали, когда толстые стальные тросы туго натягивались, вытаскивая тушу очередного финвала весом в 40–60 т вверх по стапелю из маленького дока.

На платформе уже стояли наготове более десятка исландцев. Часто это два поколения семьи: отец и сын или дядя и племянник. Режиссеры этого шоу – опытные старшие обдирщики, один из них резко свистнул, когда огромная, больше 20 м длиной, туша кита оказалась на площадке. Здесь с нее срежут несколько тонн темно-красного и пурпурного мяса, от которого все еще идет пар, и мгновенно заморозят – и все это меньше чем за два часа.

Мы терпеливо ждали в стороне, готовые резать и собирать образцы. Нам надавали много советов по безопасности: на платформе сколько угодно возможностей лишиться пальца, получить уродливую рану от случайного удара ножа или свалиться через одно из отверстий в палубе в котел внизу, чья массивная стальная пасть растирает кости и ворвань в горячее пюре. Боб, отличный переговорщик, с явным удовольствием обращался к команде обдирщиков: «Вы не возражаете, если мы заберем эту артерию после того, как вы закончите?» или «Нам бы хотелось фотографировать этот пучок мышц, прежде чем вы его отрежете».

В безветренные дни густой аромат из котлов наполняет всю платформу – попробуйте представить себе тонны кошачьего корма, оставленного на жарком солнце, – и навсегда въедается в вашу одежду. И в ноздри.

На станции в Хваль-фьорде я словно проваливался в дыру во времени: вокруг шипят паровые лебедки размером с автомобиль, работники в комбинезонах и шипованных сапогах расхаживают вдоль вытащенного на сушу финвала. Так могли выглядеть китобойные фабрики прошлого где-нибудь в Южной Георгии. Даже последовательность разделки кита в точности позаимствована из тех дней: у кита, лежащего на левом боку, сначала срезают горловой мешок, потом отделяют челюсти, затем, работая в направлении хвоста, вынимают органы из грудной клетки и брюшной полости, потом отрезают голову и все это время аккуратно срезают темно-пурпурное мясо со спины и хвоста, спуская его по желобам для немедленного замораживания. Технология китобойного промысла с середины ХХ в. почти не изменилась, хотя китов в Исландии убивают в куда меньших масштабах.

За несколько недель в Хваль-фьорде мы обработали, измерили и взяли образцы органов более чем 20 финвалов. Мы уже не надеялись провести хотя бы одно полное вскрытие, но, сделав десятки частичных, замечали различия в анатомии отдельных особей. Другие сотрудники лаборатории Боба занимались своими проектами: измеряли хвостовые и грудные плавники или элементы сосудистой системы. Мы с Джереми изучали головы. У нас уже выработался определенный ритм: мы работали, когда китов привозили на площадку, и отдыхали, когда лодки выходили в море. Иногда китов привозили среди короткой исландской летней ночи, и мы работали при свете странных сумерек, порой за смену рассекая и переворачивая куски тканей двух, трех, а то и четырех китов. Выручал кофе. За один сезон в Исландии мы повидали больше внутренностей китов, чем многие наши коллеги за всю жизнь.

Мы с Джереми хватались за каждую возможность, как будто она была последней, и ныряли в этот жуткий театр разделочных ножей и стальных тросов, чтобы сфотографировать расположение конкретной мышцы или взять образец. Каждый раз мы намечали себе только один объект: то складчатый горловой мешок, то строение нёба. Каждая туша, поднятая на платформу, давала новую возможность сделать открытие: в 20 метрах кита нет ничего неинтересного. Крупные киты не похожи на небольших дельфинов, которых можно вскрыть контролируемым образом в лаборатории с помощью обычных инструментов. Почти каждый раз, когда мы вскрывали финвала в Хваль-фьорде, у нас была возможность ответить на какой-нибудь базовый вопрос о внутреннем строении этих огромных животных, ведь у сравнительных биологов вроде нас никогда не было на это ни времени, ни возможности.

Многое из того, что мы обрабатывали и наблюдали, никогда даже не упоминалось в опубликованной литературе. Лучшим монографиям об анатомии китов уже более 100 лет, и по ним можно лишь приблизительно ориентироваться в строении лежащего перед вами гиганта. Разглядывая, как мышцы соединяются с костями или как нервы проходят под жировой тканью, мы щелкали фотоаппаратами или строчили в заляпанных китовым жиром блокнотах. Каждая страница таких изображений, измерений и заметок чуть приподнимала завесу тайны над строением этих животных. Отложив на минуту китовые челюсти и головы, мы наугад заглядывали в грудную полость финвала и часто в буквальном смысле нащупывали вопросы, для ответа на которые каждый раз пришлось бы писать диссертацию. К примеру, легкие кита занимают верхнюю часть грудной клетки, как пузырь верхнюю часть бутылки вина. Какой объем воздуха необходим, чтобы наполнить эти легкие? Как быстро они наполняются? Ответы до сих пор не найдены, а ведь от этого зависит, как долго кит может находиться под водой, сделав один вдох, от чего, в свою очередь, зависит то, как долго он может кормиться.

Или взять сердце – почему кровь, поступающая в мозг кита, проходит не через сонную артерию, как у любого другого млекопитающего, а через так называемое чудесное сплетение – сеть мелких сосудов, расположенных в шейных позвонках? А почему диафрагма кита – мышечный слой, отделяющий грудную полость от желудочной, – ориентирована диагонально относительно тела?

Мы делали поперечные срезы ласт или хвостовых плавников и находили артерии, заключенные в розетку вен, – классический признак противоточной системы обмена. Этот биологический механизм широко распространен среди животных, особенно океанических: пингвинов, марлинов, тунцов и китов. По сути, это большая центральная артерия с окружающими ее более мелкими венами, которая позволяет возвращать из конечностей кровь, остывшую во время глубокого погружения (или просто плавания в полярных водах) и нагревать ее артериальной кровью из сердца. Насколько плотными были эти устройства в каждой конкретной части плавника? Как они различались у разных особей или у разных видов? Было ли у больших китов больше розеток? Никто этого не знал.

Нашим главным врагом было время: каждый раз у нас было всего несколько часов, чтобы исследовать какую-то часть тела, а потом все попадало в котел. Приходилось каждый раз решать, что сегодня исследовать, откуда брать образцы – не самый простой выбор, когда взбираешься на гору перекатывающейся плоти, чтобы изучать анатомию кита у себя под ногами.

Однажды в конце первого сезона, уже к вечеру, взяв образцы с двух туш, мы с Джереми рассматривали нижние челюсти кита. Обычно их отделяют от черепа в самом начале разделки и оттаскивают к краю платформы металлическими тросами. В челюстях мало мяса и много кости, так что для китобойной компании они не представляют интереса. Но они были важны для нас: наконец-то кости, которые измеряли в Смитсоновском институте, мы могли видеть вместе с плотью, с мышцами, которые крепят их к черепу, и студенистой тканью челюстных суставов.

Челюсти помогают понять, как киты стали такими большими. Именно они определяют, сколько пищи может заглотить кит, а это ключевой фактор не только для достижения большого размера тела, но и для того, чтобы поддерживать его. Стоит отметить, что челюсти усатого кита несколько отличаются от челюстей большинства млекопитающих, у которых правая и левая половины челюсти имеют L-образную форму и соединены жестким хрящом или костью. Челюсти зубатых китов образуют букву V (иногда Y), соединяясь в конце. Там, где они крепятся к черепу, они тонкие и пустые внутри – чтобы там могли разместиться жировые подушки, соединяющие челюсти с ушами и помогающие зубатым китам слышать высокочастотные звуки при эхолокации.

У усатых китов челюсти такие же простые, похожие на бревна, только без зубов. На конце подбородка, где соединяются правая и левая половины, имеется ровная поверхность и небольшая щель – кончик челюстей может немного расходиться, что дает челюстям усатых китов гибкость, почти как у змей, при открывании и закрывании пасти. У усатых китов челюсти служат в первую очередь для кормления, а не эхолокации. Там, где они прикрепляются к черепу, их шаровидные концы покрыты мышечными волокнами, способными выдержать огромное напряжение и крутящий момент. Эта масса мышечных волокон позволяет челюстям полосатика быстро открыться и закрыться в течение одного рывка вверх. Мы с Джереми решили, что, пожалуй, стоит изучить эти челюстные суставы, почти не описанные в анатомической литературе. Мы надеялись придумать какой-нибудь способ взятия образцов для оценки эластичности или определения их микроскопической структуры на гистологическом срезе в лаборатории Боба.

Однажды отработав на станции долгие утренние часы и достигнув тонкой грани между изнеможением и скукой, мы обнаружили кое-что интересное – и совершенно новое. Мы разглядывали неповрежденную нижнюю челюсть – огромную серебристую V-образную костяную структуру, обтянутую кожей, за исключением задней части, где челюсть отрубили от черепа: там шишковидные концы челюстных костей были покрыты белой волокнистой тканью. Разочарованные бесплодностью наших попыток придумать, как измерять желеобразную соединительную ткань, мы наконец приняли непростое решение и отказались от дальнейших усилий, решив взять образцы в другом месте четырехметровых челюстей.

Джереми напомнил мне, что там, где сходятся правая и левая челюстные кости, на кончике V, предположительно, был чистый синовиальный сустав, похожий на наши бедренные или плечевые, – хрящ с ровным углублением для плавного движения двух костей друг против друга. Мы позвали на помощь нескольких исландцев, они стали растягивать челюсти весом под 500 кг в противоположных направлениях, а мы сделали чистый надрез в середине. Когда ножи погрузились в ткань, мы внезапно увидели нечто невообразимое: клубок пальцевидных отростков перламутрового цвета, торчащий из какой-то полости. Крови почти не было, зато из-под волокнистой оболочки полилась желеобразная слизь, которая просто молила, чтобы ее изучили.

– Это еще что такое?! – воскликнул Джереми.

– Понятия не имею, но точно не синовиальный сустав, – ответил я.

Какая-то часть меня испытывала растерянность и отвращение и хотела просто проигнорировать увиденное, но я знал, что не стоит поддаваться этому искушению. Любопытство победило.

– Пошли за Бобом, – сказал я. – Что-то тут не так.

Я вдруг понял, что никогда не задумывался, как на самом деле выглядит внутренняя часть подбородка кита, потому что никто никогда не упоминал ее в литературе. Так и делаются открытия: не зная пределов своих знаний, вы не поймете, когда перед вашими глазами появится что-то действительно новое.

Первое, что пришло нам на ум, – не может ли это быть патологией, следствием болезни, наблюдаемой у этого кита. И мы перешли к другой паре челюстей, только что отделенных от очередной туши на платформе. Я провел острым как бритва ножом по кончику челюсти, и вывалился еще один клубок пальцевидных отростков. Я взглянул на Джереми, он, удивленно подняв брови, глядел на меня.

– Казалось бы, за сотни лет китобойного промысла кто-то должен был описать инопланетную слизь, вытекающую из китовых челюстей?

Мы просмотрели все оттиски статей по анатомии китов, которые были у нас под рукой, в поисках хоть какого-то описания увиденного. За одним-двумя исключениями авторы, казалось, и думать не могли, что кончики челюстей могут кого-то заинтересовать. И даже когда они упоминались, в публикациях не было ни отчетливых фотографий, ни подробных описаний. С каждым новым китом, который попадал на разделочную платформу, мы углублялись в эту загадку в буквальном смысле – с помощью щипцов и пробирок с образцами – и, прикладывая для масштаба линейку, делали множество фотографий каждого кончика челюсти, разрезанного посередине. В конце концов мы поняли, что с каждым надрезом теряем важную информацию – а именно желеобразную субстанцию, спрятанную внутри полой кости, как жидкая начинка в леденце. Для вскрытия требовались более контролируемые условия, чем асфальтовое покрытие и вечная суета разделочной платформы. Боб, выслушав нас, предложил великолепное в своей простоте решение: почему бы не отрезать целую челюсть и не отправить ее в лабораторию в Ванкувер?

Мы выбрали одного из самых крупных китов, что нам попадались. Я обратился к исландцам, они, глазом не моргнув, отпилили подбородок кита трехметровой циркулярной пилой, и на асфальт платформы упал пирамидальный кусок китовой плоти в полцентнера весом. Внутри, как я надеялся, находилась нетронутая анатомическая структура, о которой мы ничего не знали, – как, по всей видимости, и наука в целом.