Как животные становятся вампирами
Массовая культура учит, что укус вампира неминуемо превратит вас самого в вампира (хотя иногда описывается более сложный ритуал). А вампиры из европейского фольклора получаются совсем иначе: из неупокоенных мертвецов, таких как колдуны.
Какие же способы превращения в вампира действительно работают? Неожиданно, но ответ на этот вопрос могут дать зоологи. Им удалось реконструировать эволюцию многих (хотя и далеко не всех) групп животных, освоивших питание кровью. Например, известно, что разнообразные существа — от летучих мышей и комаров до улиток, пауков и бабочек — в процессе эволюции не менее 30 раз независимо переходили на кормление кровью позвоночных. Представители разных групп начинали путь к гематофагии с разных стартовых позиций — и по-своему адаптировались к этому необычному образу жизни.
Предлагаем вам представить себя на месте животного, которое планирует эволюционировать в кровососа. А мы, опираясь на исследования, подробно расскажем, что для этого потребуется.
Итак, вы твердо решили стать вампиромздесь и далее под словом «вампир», если не указано иное, мы будем иметь в виду как вампиров из человеческой культуры, так и животных, которые питаются кровью позвоночных. Отличный выбор! Кровь — богатая белком пища, которую к тому же довольно легко добыть: она есть у всех позвоночных. Неудивительно, что до вас гематофагию освоили уже несколько десятков тысяч современных видов животных. Среди них, в частности, более 14 тысяч видов членистоногих: насекомых, ракообразных и паукообразных.
Членистоногим подойдут целых три способа освоить вампиризм. Если вы всеядны, то следуйте по первому из них. От вас потребуется образовать тесную связь с будущей жертвой, например, начать жить в ее норе или гнезде. Здесь тепло, влажно, относительно безопасно и много пищи, например, помета хозяина и его отмерших тканей: кожи, шерсти и перьев. Со временем начните объедать живые ткани с тела будущей жертвы, а отсюда уже совсем недалеко до кормления кровью. Предположительно, именно так превратились в вампиров вши (Anoplura).
Второй путь — для хищников. Если вы охотитесь на насекомых, прокалывая их покровы хоботком, вводя им в тело пищеварительные ферменты и затем высасывая растворившиеся ткани, ваш ротовой аппарат подойдет и для кормления кровью позвоночных. Например, поцелуйныеИх называют так за склонность кусать людей в лицо клопы (Triatominae), которые обитают в Южной и Северной Америке, являются специализированными вампирами — но происходят от хищных предков. Еще один клоп — Lyctocoris campestris из семейства Lyctocoridae — демонстрирует переходное состояние от хищничества к вампиризму. Он питается насекомыми, но по крайней мере однажды был замечен за попытками пить кровь у спящих людей.
В вампиры можно податься, даже если вы вегетарианец и с помощью хоботка пьете цветочный нектар, сок фруктов и ягод и другие растительные жидкости. Ваш ротовой аппарат довольно легко преобразовать в инструмент для прокалывания кожи и высасывания крови. Так поступили, например, предки настоящих комаров (Culicidae). Самцы у них все еще питаются нектаром, а самки перешли к вампиризму. При этом у некоторых видов ночных бабочек из рода Calyptra, напротив, самки остались вегетарианкамиОни прокалывают плоды и высасывают из них сок, а самцы начали пить кровь и слезную жидкость позвоночных. Вероятно, мужские особи этих чешуекрылых употребляют кровь ради содержащейся в ней соли — хлорида натрия. Во время ухаживаний они передают их самкам со сперматофором, а те транспортируют в развивающиеся яйца, чтобы вылупившиеся из них гусеницы не страдали от дефицита натрия в своем рационе из листьев.
Если вы позвоночное, то присмотритесь к опыту птиц. Многие виды пернатых помогают крупным животным, очищая поверхность их тела от эктопаразитов. В частности, они удаляют и поедают присосавшихся клещей и очищают раны от личинок насекомых. Другие же птицы пьют кровь из открытых ран животных. Оба вида поведения могут перерасти в настоящий вампиризм. В качестве примера приведем волоклюев (Buphagus) — певчих птиц из африканских саванн. Эти пернатые сопровождают травоядных млекопитающих крупного и среднего размерам, склевывая с их тел паразитов. Долгое время зоологи считали, что взаимоотношения волоклюев и их хозяев взаимовыгодные: первые получают еду, а вторые — гигиенические процедуры. Однако позднее выяснилось, что все намного сложнее. Помимо кормления паразитами, волоклюи пьют кровь из ран травоядных — и расклевывают их, замедляя заживление. Более того, они способны и сами наносить раны своим хозяевам.
Еще дальше зашли галапагосские вьюрки-вампиры (Geospiza septentrionalis) с островов Дарвин и Вольф в Галапагосском архипелаге. Обычно они кормятся семенами и насекомыми, но в сухой сезон, когда пищи мало, нападают на олуш (Sula), расклевывают им кожу и пьют кровь. Вероятно, отношения вьюрков с олушами тоже начинались с очистки от паразитов.
Самые знаменитые позвоночные вампиры могли эволюционировать по тому же пути, что и питающиеся кровью птицы. Речь о летучих мышах-вампирах (Desmodontinae). Существует три современных вида этих рукокрылых, которые населяют Центральную и Южную Америку: обыкновенный вампир (Desmodus rotundus), белокрылый вампир (Diaemus youngi) и мохноногий вампир (Diphylla ecaudata) (хотя еще в плейстоцене группа была более разнообразной: например, тогда существовал очень крупный вид Desmodus draculae с размахом крыльев около полуметра). Первый из них в основном кормится кровью млекопитающихНо иногда может нападать и на птиц — например, пингвинов Гумбольдта (Spheniscus humboldti), включая людей, а два других специализируются на птицах.
Как именно летучие мыши стали вампирами, доподлинно неизвестно. Подсемейство Desmodontinae относится к очень разнообразному семейству американских листоносов (Phyllostomidae), среди представителей которого есть охотники на насекомых, хищники, а также любители фруктов и нектара. В теории предки вампиров могли придерживаться любого из этих рационов. Однако, вероятнее всего, изначально они собирали эктопаразитов с кожи более крупных животных и слизывали кровь с поврежденных участков кожи. После этого они начали мешать заживлению ран — а после и сами научились их наносить.
Любому кровососу нужен инструмент, чтобы проколоть кожу и стенки сосудов жертвы. Вампиры из книг, кино и сериалов используют для этого длинные клыки. Однако у их коллег из реальной жизни инструментарий другой. Ближе всего к классическому образу летучие мыши-вампиры. У этих рукокрылых есть несколько техник кормления, но чаще всего они с помощью заостренных верхних резцов выгрызают из тела жертвы кусочек мягких тканей округлой формы (нижние резцы используются, чтобы зафиксировать плоть жертвы). В результате образуется рана диаметром и глубиной около пяти миллиметров, из которой вампиры тут же начинают слизывать сочащуюся кровь языком.
На зубы полагаются и обитающие в пресных водоемах Южной Америки кровососущие ванделлиевые сомики (Vandelliinae) — например, обыкновенная ванделлия (Vandellia cirrhosa). Эти рыбы также известны под названием кандируПро кандиру рассказывают истории, согласно которым эти рыбы забираются людям в уретру и другие отверстия и застревают там. Ни одного достоверно зафиксированного случая такого поведения нет, а вот присосаться к человеческой коже кандиру действительно могут. Проникнув в жаберную полость более крупной рыбы, кандиру острыми, похожими на иглы зубами вгрызаются в одну из жаберных артерийэти сосуды соединяют жабры с сердцем и начинают пить кровь. Более надежно закрепиться в жаберной полости помогают шипы на жаберных крышках самого сомика. Никаких дополнительных приспособлений для сосания кандиру не требуется: кровь в артериях жертв находится под высоким давлением и менее чем за две минуты полностью заполняет растяжимый пищеварительный тракт вампира. После этого раздувшийся от крови сомик покидает жаберную полость.
У другой группы водных вампиров — миног (Petromyzontiformes)Из примерно 40 современных видов миног кровью и плотью других животных (в том числе падалью) питаются только 18; остальные на взрослой стадии не едят ничего, пользуясь запасами энергии, накопленными на стадии личинки инструмент для добычи крови устроен более причудливо. Их рот окружен ротовой воронкой с многочисленными роговыми «зубами», острыми и изогнутыми. С их помощью минога закрепляется на теле жертвы — обычно какой-нибудь рыбы. В ротовой полости располагается язык, на кончике которого растут три роговые пластинками. Ими минога скребет кожу жертвы, пока не доберется до крови, а затем начинает ее пить.
Довольно сложным ротовым аппаратом обзавелись и питающиеся кровью бесхоботные пиявки (Arhynchobdellida)Многие виды группы — не кровососы, а хищники. К этой группе, в частности, относится знаменитая медицинская пиявка (Hirudo medicinalis). В их ротовой полости под углом в 120 градусов друг к другу располагаются три челюсти с несколькими десятками или сотнями хитиновых зубчиков. За счет пилящих движений этих структур бесхоботные пиявки разрезают кожу жертвы, оставляя Y-образный след. А вот у хоботковых пиявок (Rhynchobdellida) челюстей нет. Они сосут кровь с помощью выдвижного мускулистого хоботка.
Вампиры из числа насекомых и других членистоногих, как правило, пользуются хоботком. Как уже упоминалось выше, в большинстве случаев они не развивают этот орган с нуля, а модифицируют орган, который раньше позволял им высасывать соки из других беспозвоночных или пить нектар и другие растительные жидкости.
Отметим, что хоботок кровосущих (и не только) членистоногих — это не просто заостренная трубочка для питья: он может состоять из нескольких элементов, выполняющих разные функции. Например, у настоящих комаров хоботок образован из нижний губы (лабиума) и пучка из шести заостренных стилетов: пары нижних челюстей (мандибул), пары верхних челюстей (максилл), гипофаринкса и верхней губы (лабрума). Нижняя губа образует U-образные «ножны» для остальных элементов ротового аппарата. Во время укуса она отгибается, обнажая стилеты, которые вонзаются в кожу. Мандибулы и максиллы обеспечивают комару прикрепление к жертве, гипофаринкс вводит в ткани слюну (о ее роли мы расскажем чуть позже), а лабрум служит для высасывания крови. С инженерной точки зрения комариный хоботок представляет собой настолько удачную конструкцию, что недавно ученые смогли использовать его в качестве сопла для трехмерной биопечати (и удостоились за это Шнобелевской премии).
Впрочем, прежде чем вознать в жертву зубы или хоботок, ее нужно найти. В некоторых случаях это просто. Например, вьюрки-вампиры живут по соседству с колониями олуш, где всегда есть, на кого напасть; а волоклюям легко заметить пасущихся в саванне крупных травоядных. Однако для других видов поиск добычи представляет более серьезную задачу, для решения которой они задействуют различные чувства: зрение, слух, обоняние, хеморецепцию или терморецепцию. Как правило, вампиры не полагаются только на один из них, а комбинирует сразу несколько. Таким образом, для успешной карьеры кровососа вам следует обзавестись хорошо развитыми органами чувств.
Лучше всего процесс поиска пищи кровососущими животными изучен на настоящих комарах. Они находят жертв в первую очередь по шлейфу углекислого газа, который те выделяют при дыхании. Концентрацию этого вещества в воздухе они оценивают с помощью рецепторов на антеннах. Комары также ориентируются на летучие молекулы, производимые кожей потенциальной жертвы, включая те, что ответственны за запах пота. Поскольку запах разных людей индивидуален и зависит от множества факторов, это объясняет, почему некоторые из нас более привлекательны для этих насекомых, чем другие. Оказавшись рядом к жертвой, комар переключается на терморецепцию и выбирает самый теплый участок тела — здесь кожа самая тонкая и прокусить ее легче всего (подробнее о том, как комары ищут жертву, и о борьбе с ними можно прочитать в нашем материале «Двое в комнате»).
Летучие мыши-вампиры при поиске пищи также задействуют несколько органов чувств. Эти рукокрылые могут выслеживать млекопитающих птиц с помощью обоняния, зрения, эхолокации и слуха. Кроме того, им, как и комарам, доступна терморецепция — необходимые для этого чувствительные клетки находятся на,кожно-хрящевом выросте в форме листка, который расположен у носа. С ее помощью рукокрылые вампиры, вероятно, находят под кожей участки с высокой концентрацией капилляров. А еще у этих летучих мышей хорошая память — так что они могут вернуться к животным, на которых кормились в предыдущие ночи, и повторно вскрыть их раны.
Если вам лень искать жертву, то попробуйте другую стратегию: дождаться, когда она сама к вам придет. Так поступают многие клещи, особенно иксодовые (Ixodidae). Эти членистоногие подолгу сидят в засаде, уцепившись за лист или травинку третьей и четвертой парами ног. При этом они вытягивают передние ноги, на которых располагаются органы Галлера — сложные сенсорные органы, способные воспринимать запахи, концентрацию углекислого газа, температуру и влажность. Благодаря им клещ на расстоянии в несколько метров чувствует приближение потенциального хозяина. Когда жертва проходит мимо, паразит хватается за нее и карабкается вверх.
Наконец, некоторые вампиры не ищут и не ждут позвоночных жертв в засаде, а получают их кровь, высасывая ее из других вампиров. Такое поведение можно назвать вторичным вампиризмом. Например, обитающие в Восточной Африке пауки Evarcha culicivora из семейства скакунчиков (Salticidae) охотятся в основном на комаров из рода Anopheles — причем отдают предпочтение самкам, которые недавно напились крови человека или других млекопитающих. E. culicivora выбирают таких особей по внешнем виду и запаху. Поймав комара, паук поедает его вместе с находящейся в его брюшке кровью. Мокрецы Culicoides anophelis тоже кормятся за счет комаров. Они садятся на брюшко этих насекомых, прокалывают его хоботком и высасывают из него проглоченную кровь. Кстати, уже знакомые на птицы волоклюи часто поедают напившихся крови червей — так что это еще один пример вторичного вампиризма.
Обнаружив подходящую жертву, постарайтесь подобраться к ней как можно незаметнее, чтобы не привлекать внимания. В противном случае она сгонит вас с тела прямо во время кормления или вообще убьет.. В идеале нападайте на спящих животных — как делают многие кровососы, включая комаров, улиток из рода Cumia и летучих мышей-вампиров. Последние, чтобы быть как можно менее заметными, обычно не подлетают к жертве, а приземляются неподалеку от нее и остаток пути преодолевают пешком, опираясь на крылья и ноги.
Впрочем, даже если жертва не заметит вас, ее организм в любом случае встанет на защиту: запустит процессы свертывания крови и сужения сосудов, а также иммунную реакцию. Все это может испортить вампиру обед (или, учитывая ночной образ жизни многих кровососов, ужин). Например, если кровь быстро свернется, пить ее станет невозможно.
К счастью для животных-кровососов, они могут противостоять защитной реакции организма жертвы. Их слюнные железы вырабатывают сотни видов специализированные белков, которые замедляют свертывание крови, мешая образованию тромбов и разрушая уже сформировавшиеся; подавляют сужение кровеносных сосудов и способствуют их расширению; не дают ранам затягиваться; и подавляют иммунитет. Кроме того, некоторые из них работают в качестве обелзболивающего — чтобы животное не почувствовало, что кто-то прокусил его кожу и пьет кровь. Все эти белки вампиры впрыскивают в организм жертвы вместе со слюной.
Такие специализированные белки выявлены в слюне большинства животных, питающихся кровью: летучих мышей, комаров, клещей, поцелуйных клопов, пиявок, улиток и других. В разных группах они возникали независимо,. однако, поскольку вампиры из разных групп сталкиваются со схожими проблемами, белки из их слюны стали функционально похожими.
Начав пить кровь позвоночных, вы быстро поймете, что в вашей жертве ее намного больше, чем можно выпить даже за несколько раз. А еще — что вы не знаете наверняка, когда вам удастся подкрепиться снова. Учитывая оба обстоятельства, чем больше крови вы будете употреблять во время каждого приема пищи — тем лучше. Для этого необходимо обзавестись пищеварительным трактом, в котором можно уместить большие объемы крови — и запасти ее на случай продолжительной голодовки. Эту адаптацию приобрели многие вампиры. Например, комары из рода кусак (Aedes) способны за раз выпить количество крови, эквивалентное 180 процентам собственной массы тела. Медицинские пиявки после кормления увеличиваются в 10 раз — за счет заполнения 10–11 пар слепых отростков, расположенных по бокам от их средней кишки. А самки клещей, насосавшись крови, порой увеличиваются в 100–200 раз относительно первоначального размера. Даже летучие мыши-вампиры после приема пищи становятся на 50 процентов тяжелее — чтобы вместить выпитую кровь, их эластичный желудков заметно растягивается.
Впрочем, будьте осторожны: выпив слишком много крови, вы рискуете в буквальном смысле лопнуть. В нормальных условиях такого не происходит — поскольку животные-вампиры понимают, когда надо остановиться. Однако если, например, комару перерезать брюшную нервную цепочку, связь между его мозгом и рецепторами растяжения в брюшке прервется. В результате насекомое перестанет чувствовать насыщение, выпьет слишком много крови (до четырех с лишним масс собственного тела) и потеряет возможность летать и ходить. В худшем случае его брюшко разорвется — как в ролике ниже.
В начале этого материала мы утверждали, что кровь — отличный источник пищи. Признаемся: мы умолчали о некоторых проблемах, связанных с ее употреблением. Во-первых, поскольку кровь в основном состоит из воды (например, у крупного рогатого скота — на 78 процентов ), вам придется регулярно и в больших объемах выводить из организма излишки жидкости, причем прямо во время кормления. Так поступают и летучие мыши-вампиры, и комары, и мухи цеце (Glossina). Первые обильно мочатся, а вторые и третьи избавляются от лишней влаги через анальное отверстие. В то же время клещи отрыгивают избыток жидкости обратно в рану, из которой сосут кровь.
Большая часть сухой массы крови приходится на белки. Поэтому вам необходимо наладить механизмы, которые обеспечивают эффективный метаболизм поступающего с пищей белка и выводят продукты его распада. Примером могут послужить летучие-мыши вампиры, увеличенные почки которых отфильтровывают из крови большие объемы мочевины и производят мочу, в которой концентрация этого вещества составляет по меньшей мере 2630 миллимоль на литр (почти в 10 раз больше, чем у людей). С другой стороны, в крови почти нет углеводов. Это значит, что вам либо придется привыкать к жизни с низким уровнем глюкозы в крови (как летучие мыши-вампиры), либо научиться производить углеводы из белков путем глюконеогенеза (как комары и мухи цеце).
Фольклорные вампиры боятся серебра, но вам стоит больше беспокоиться о железе. Когда животные переваривают поглощенную кровь, ионы этого металла в большом количестве высвобождаются из разрушающихся эритроцитов. Резкое повышение концентрации железа в организме чревато проблемами (особенно для печени, сердца и поджелудочной железы). Чтобы избежать их, вампиры — включая летучих мышей и комаров — связывают избыточное железо с ферритином и складируют в эпителиальных клетках кишечника, которые постепенно отслаиваются и выводятся из организма с фекалиями.
А теперь — последний совет: обзаведитесь верными союзниками. Речь не о слугах, как у вампиров из старых фильмов, а о микробиоме. В кишечнике животных-кровососов обитает специфический набор симбиотических бактерий и других микроорганизмов, которые облегчают переваривание крови и решают другие смежные проблемы, связанные со специфическим рационом. Так, бактерии Amycolatopsis mediterranei, которые в большом количестве встречаются в пищеварительном тракте летучих мышей-вампиров, вырабатывают соединения, которые, вероятно, обеспечивают защиту от вирусов, полученных с выпитой кровью. Другие обитатели кишечника этих рукокрылых выполняют иные функции, например, участвуют в синтезе витаминов (которые их хозяева не получают с пищей) и расщеплении мочевины.
***
Вампиры из книг и фильмов способны жить бесконечно долго. В отличие от них, животные-кровососы даром вечной жизни не обладают: у некоторых из них жизненный цикл совсем короткий. Однако сам вампирский образ жизни в каком-то смысле бессмертен — или, скорее, неистребим. Первые вампиры появились на Земле сотни миллионов лет назад. Скорее всего, они продолжат существовать до тех пор, пока не исчезнут последние позвоночные с кровью. А значит, все новые существа еще долго будут эволюционировать в сторону вампиризма: отращивать хоботки и острые зубы, учиться искать жертв и переваривать их кровь.