Дмитрий Пащенко

Для биолога или инженера крайне интересная задача — представить создание из сказок и мифов, функционирующее по законам нашего мира. Кем могла бы быть волшебная птица, и что заставляло ее светиться и обжигать руки ловца?

Источник: Shutterstock / Fotodom.ru

Жар-птица — одна из множества фантастических птиц восточноевропейского фольклора. Но обычно она упоминается не как центральный персонаж, а в качестве макгаффина (объекта, вокруг обладания которым строится фабульная сторона произведения). По сюжету главный герой отправляется в дальнее странствие, чтобы добыть это легендарное существо.

Судя по описаниям, Жар-птица не обладает сколь-нибудь выдающимся разумом — иными словами, в остальном перед нами самая обычная, пусть и редкая, птица. А мог ли, хотя бы теоретически, существовать подобный вид птиц в реальности?

Наиболее полно особенности Жар-птицы отражены в сказке Ершова «Конёк-Горбунок». Жар-птица способна светиться в темноте, причем это свойство сохраняют даже вырванные из нее перья. Птица не только светящаяся, но и горячая — Ивану приходится надеть рукавицы, чтобы не обжечься при поимке.

Однако этот жар довольно странен — будучи упрятанной в обычный мешок, птица не прожигает в нем ни единой дыры. Питается зерном — Конёк-Горбунок предлагает приманить ее на «белоярово пшено», то есть кукурузу. Кстати, эта деталь указывает на то, что действие сказки разворачивается не ранее XVI века.

Жар-птицы встречаются очень редко (все рассуждают о них, как о невероятной диковинке), живут где-то далеко (Иван даже со скоростью Горбунка едет туда целую неделю) и по ночам собираются стаей на одной большой поляне. Попробуем увязать все перечисленные факты вместе.

Теория выделения энергии

Ночной образ жизни Жар-птиц легко объясним — дневному животному нет никакой надобности в свечении. Но что именно может светиться у птицы?

Несмотря на огромное разнообразие светящихся структур у животных, все они функционируют согласно фундаментальным физическим принципам. Свечение — это всегда выделение энергии. Существуют химические реакции, в которых энергия выделяется (например, горение дров), и реакции, в которых энергия поглощается (например, растворение аммиачной селитры в воде — в пробирке даже лед может образоваться!).

Источник: Николай Кочергин

Очевидно, что нам нужны именно те, где энергия выделяется. Энергия обычно выделяется в виде тепла, но, когда ее много — к теплу добавляется еще и свет. Поэтому большинство химических реакций, происходящих в живых организмах, не годится для свечения — слишком мало в них энергии, они исключительно «тепловые», а не «световые».

Можно было просто поджечь органику — вот вам и свет, но реакции обычного горения протекают слишком быстро и наверняка травмируют окружающие ткани. Поэтому живые организмы для свечения используют специальные трехкомпонентные смеси.

Первый их компонент — кислород. Второй — «топливо» — люциферин, который, окисляясь (то есть, по сути, сгорая), излучает энергию в виде фотонов видимого света. Третий — фермент люцифераза, которая тонко управляет процессом окисления, не позволяя люциферину просто сгореть, а вместо этого, направляя процесс в нужное русло, заставляет кислород соединяться с молекулой люциферина только в строго отведенных точках — так, чтобы выход фотонов был наибольшим.

Хотя очерченный крупными мазками процесс биолюминесценции выглядит очень простым, дьявол кроется в деталях. На процесс свечения могут повлиять температура в клетке, pH, количество кислорода, дополнительные световые «фильтры» и белки, переизлучающие получающиеся фотоны — именно эти тонкости обеспечивают все многообразие светящихся структур животных.

Биохимические пути со всеми этими тонкими настройками являются во многом «вещью в себе», которую не так-то легко получить в процессе эволюции — именно поэтому большинство позвоночных, имеющих светящиеся органы, пользуются не собственными наработками, а просто предоставляют жилье «приглашенным специалистам» — светящимся бактериям.

Бактериологическая теория

Такие бактерии живут в специальных карманах — сильно модифицированных кожных железах. Секретом желез животное кормит бактерии, через проток железы выводит отходы их жизнедеятельности, а сам карман по периметру еще «укутан» слоем светоотражающих кристаллов (прямо как в фонаре) — чтобы весь полученный свет уходил наружу, а не тратился на бесполезное освещение внутренних слоев кожи.

Светящимися органами среди позвоночных обладают рыбы, но кожные железы, населенные бактериями (разумеется, не светящимися), есть и у нас с вами — это сальные железы, протоки которых открываются в основании каждого волоса.

Бактерии питаются кожным салом и отмершими частичками волосяного влагалища; у каждой особи млекопитающего есть свой, присущий только ей набор штаммов таких кожных бактерий, создающих в процессе переработки секрета железы индивидуальный запах данной особи, по которому ее можно однозначно узнать.

К сожалению, мода и парфюмерная индустрия заставляют нас старательно маскировать этот запах, что наверняка выглядит дико в глазах (точнее, в носах) наших меховых собратьев.

У птиц нет мелких сальных желез по всей коже, но их функцию, то есть смазки и размягчения верхних слоев кожи и ее роговых производных (волос и перьев), выполняет одна большая железа — копчиковая. Птица просто зачерпывает клювом ее жирный секрет и размазывает по всему оперению.

Есть там и свои симбиотические бактерии — у некоторых птиц (например, у серых юнко — мелких певчих птичек из Северной Америки) они, как и у зверей, способны создавать специфичные запахи, важные для коммуникации.

Редкость подобных случаев у птиц обусловлена только тем, что сами по себе запахи играют в жизни птиц гораздо меньшую роль, чем у зверей. Так что копчиковая железа — это наиболее вероятное место, где следовало бы поселить в том числе и светящиеся бактерии.

Ну а дальше все просто: птица привычным движением зачерпывает клювом светящуюся массу из железы, наносит на оперение — и в итоге светится сама! Поместить же бактерии внутрь самих перьев не представляется возможным: птичье перо, как и наш волос, — это мертвые роговые образования, в которых уже завершились все метаболические процессы, так что бактерии там будет попросту не на что содержать.

Со временем бактерии и на поверхности оперения должны погибать и гаснуть, но тогда можно всегда намазать новые. Правда, в сказке перо способно светиться и через много недель после потери его птицей, но спишем это на сказочную гиперболизацию.

Переливающийся окрас

Светящаяся птица могла бы приобретать самые диковинные переливы оперения. Дело в том, что окраска птиц обусловлена разными факторами.

Во-первых, пигментами, то есть непосредственно «краской» внутри перьев. Чаще всего это меланины — черные и рыжие пигменты (воробьи коричнево-серые именно из-за меланинов).

Во-вторых, — структурной окраской, когда перо само по себе цвета не имеет (или имеет, но не тот, что мы видим), но обладает специфичной микроструктурой, хитрым образом преломляющей и рассеивающей свет. Например, зеленые и фиолетовые отливы на шее у голубя — это именно такое светопреломление, никаких красок соответствующих цветов у него в перьях нет.

В-третьих, — сочетанием этих вариантов. Например, перья зеленого дятла содержат желтый пигмент и «синее» светопреломление, дающие на выходе тот самый зеленый цвет, по которому эту птицу и назвали. Бывают у птиц и перья, обладающие зеркальным блеском — они так и называются, «зеркальца». Например, синее зеркальце на крыльях у крякв.

Оперение зеленого дятла, голубя и павлина приобретает видимую нам окраску благодаря преломлению света в тонких структурах перьев. Источник: Shutterstock / Fotodom.ru

А теперь представьте себе ночную птицу, обладающую на первый взгляд черным «меланиновым» оперением, которое позволяет ей прятаться от хищников в самых темных лесных чащах, но в определенные моменты жизни — например, в сезон размножения — обмазывающуюся светящимся секретом копчиковой железы и начинающую прямо в темноте, благодаря структурной окраске, переливаться всеми цветами радуги. Должно быть поистине впечатляющее зрелище!

Эффект жжения

Хотя, как мы говорили выше, люциферины и окисляются для свечения, это вовсе не обычное высокотемпературное горение, ведь окружающие живые ткани должны оставаться неповрежденными.

Так почему же тогда наша птица — Жар, и Ивану понадобились рукавицы, чтобы не обжечься? Светящаяся птица, сидящая посреди темного леса, — легкая добыча для любого хищника: ее легко найти и ей некуда спрятаться, она не может самовольно «погасить» свой свет. Значит, ей нужно эффективное оружие, и таким оружием мог бы стать яд.

Источник: Николай Кочергин

Ядовитые птицы существуют в реальности — это ифриты и питоху, мелкие певчие птички из Новой Гвинеи. Они едят ядовитых жуков, и яд этих насекомых отлагается во многих органах и структурах птиц, в том числе и оперении. Конкретно яд ифрит и мухоловок — нервнопаралитический, так что если пожевать такую птицу, то губы и язык быстро онемеют, а челюсти перестанут двигаться.

Но что если Жар-птица использовала другой тип яда — кожно-нарывной? В таком случае, если ее схватить, то через некоторое время непременно почувствуется жжение кожи, а если ловец не ослабит в испуге руки — то и химический ожог. Эта идея хорошо объясняет странные свойства «жара» сказочной птицы — обжигает руки, но не прожигает мешок.

Люциферины — это не какой-то единый класс химических соединений. Напротив, светящиеся вещества разных существ довольно разнообразны. И можно вообразить себе такой люциферин, который после окисления приобретает кожно-нарывные свойства.

Пока бактерии сидят в копчиковой железе и не светятся (без доступа кислорода), то ее секрет совершенно безвреден, и птица может свободно наносить его клювом на оперение — но, будучи нанесенным и начав светиться, он также становится «обжигающим» и для хищников. И всякая лисица, по неопытности куснувшая в юности такую птицу за шею, впоследствии будет обходить десятой дорогой любой похожий огонек в чаще.

* * *

Итак, теперь мы довольно детально можем восстановить биологию Жар-птицы. Это птица, ведущая ночной образ жизни, а днем спящая в укрытиях (поэтому-то ее так сложно встретить). Большую часть года она не светится (потому-то и ночью ее трудно найти). Но в сезон размножения ее копчиковая железа начинает вырабатывать светящийся (для привлечения противоположного пола) ядовитый (для отпугивания хищников) секрет.

В этот период такие птицы слетаются на токовище (та самая поляна, на которой устроил засаду Иван). Птица довольно крупная (Иван хватает двумя руками при поимке, и она едва не вырывается) и зерноядная. Обладает длинными хвостовыми перьями.

Все эти черты — относительно крупные размеры, зерноядность, пышные хвосты и токование — показывают, что перед нами скорее всего представитель отряда курообразных, кто-то вроде глухаря или фазана. Так что традиционное «павлиноподобное» изображение Жар-птицы вполне логично и обосновано.

_{Фото: SHUTTERSTOCK / FOTODOM; Иллюстрации: Николай Кочергин}

vokrugsveta.ru