На планете есть организмы, которые не должны существовать, ведь они нарушают законы физики и биологии. Тем не менее такие живут — и прекрасно себя чувствуют. Как им это удается?
Жираф
Что не так
Существование жирафа — нонсенс, так как даже их десятикилограммовое сердце не в состоянии поднять столб крови на высоту трех метров до головы из-за слишком высокого давления, которое заодно должно разрывать сосуды шеи. Жираф не может наклоняться: из-за прилива крови к голове неизбежен обморок. Давление в ногах жирафа составляет около 400 мм рт. ст. Для людей фатальны куда меньшие значения, и в сосудах наших ног давление не превышает 90 мм рт. ст.
На самом деле
Хотя у жирафов огромное сердце, относительно размеров тела оно оказывается вполне среднестатистическим. Только в 2016 году ученые выяснили, что требуемое для подъема крови усилие создается за счет необычного строения желудочков и их укрепленной стенки. Чуть ранее было показано, что сосуды шеи не разрываются благодаря чрезвычайной эластичности, а сосуды в ногах, наоборот, напоминают крепость — настолько утолщены их стенки. Кроме того, сосуды умеют очень сильно сжиматься, чтобы противостоять внешнему давлению. А кровь не приливает к голове, когда жираф наклоняется, так как скапливается в идущих вдоль шеи венах.
Тихоходки / Tardigrada
Что не так
Побывав за бортом МКС, в глубоком вакууме и космическом холоде, тихоходки выжили, а после дали плодовитое потомство. Эти существа выдерживают широкий спектр излучения, дозы которого в тысячу раз превосходят смертельный для человека уровень, нагревание до 150 °C и давление в 6000 атмосфер (нормальное давление у поверхности — 1 атмосфера).
На самом деле
Оказываясь в экстремальных условиях, тихоходки впадают в анабиоз: их метаболизм замедляется до 0,01% от нормального, а содержание воды в тканях падает до 1% от нормы. Клетки тихоходок выдерживают обезвоживание благодаря особым сахарам и белкам, которые принимают на себя неблагоприятные воздействия. ДНК крошечных животных защищают от радиации уникальные белки семейства dsup, которые «обволакивают» нуклеиновые кислоты, не давая излучению добраться до генов. Эти же белки спасают ДНК тихоходок от повреждения сильными окислителями вроде перекиси водорода.
Шмель
Что не так
Относительно небольшие крылья не могут развивать подъемную силу, достаточную, чтобы удерживать тяжелого шмеля. Первым на этот факт обратил внимание в 1934 году французский энтомолог Антуан Маньян. Исследователь готовил к изданию свой учебник под названием «Полет насекомых», и ему понадобилось рассчитать характеристики полета шмеля. Маньян поручил вычисления помощнику, инженеру Андре Сент-Лагю. Тот, применив известные тогда принципы аэродинамики, однозначно заключил, что шмель летать не может.
На самом деле
Законы физики не мешают шмелям летать, просто принципы полета насекомых совсем не те, что применяют при конструировании самолетов. В отличие от самолетных крыльев шмелиные при взмахе изгибаются, создавая мини-завихрения, которые поднимают насекомых вверх и при взмахе, и при опускании крыльев.
Кенгуру
Что не так
За один прыжок кенгуру преодолевают до девяти метров, а прыгать они могут часами. Расчеты показывают, что такая прыгучесть требует минимум в 10 раз больше энергии, чем звери получают из пищи.
На самом деле
Упругие сухожилия в задних конечностях запасают до 70% энергии для прыжка. Кроме того, задача оттолкнуть тело от земли значительно облегчается за счет компенсаторных движений разных частей тела кенгуру, в первую очередь хвоста и головы. Простые расчеты, подразумевающие, что кенгуру — нечто вроде мешка с картошкой, который нужно поднимать и опускать на землю, не включают все эти факторы.
Археи / Thermococcus gammatolerans
Что не так
Эти похожие на бактерий существа переносят дозу радиации в 30 000 грей. Человек умирает, получив всего 5 грей: излучение такой интенсивности в клочки рвет ДНК. Кроме того, T. gammatolerans отлично себя чувствуют в кипятке: в гидротермальных источниках, где их обнаружили в 2003 году, температура достигает 100 °C.
На самом деле
Как T. gammatolerans выдерживают убийственную радиацию, до конца неясно. Микроорганизмы восстанавливают ДНК благодаря очень активным системам «ремонта» нуклеиновых кислот. Но их недостаточно, чтобы противостоять дозе в 30 000 грей, так что исследователи активно изучают T. gammatolerans: возможно, их способы защиты удастся применить для «починки» повреждений ДНК у человека.
Колибри
Что не так
Если бы автомобиль ездил со скоростью колибри (относительно своих размеров), он бы развивал сумасшедшие 2090 км/ч — в 1,7 раза быстрее скорости звука! За секунду колибри перемещается на расстояние, в 380 раз превышающее длину ее тела. Самолет-истребитель за то же время преодолевает дистанцию в 38 раз больше собственной длины. Чтобы так разгоняться, птичкам приходится делать до 80 взмахов в секунду. При этом «полетный КПД» мышц крыльев не превышает 20%, а остальная энергия рассеивается в виде тепла. Учитывая, что колибри живут в жарком климате, а перья не дают теплу уходить в окружающую среду, птицы должны нагреваться до температур, несовместимых с жизнью.
На самом деле
Отвод тепла колибри долгое время оставался загадкой. Но в 2016 году исследователи при помощи высокочувствительных инфракрасных видеокамер смогли зафиксировать, как именно птицы охлаждаются в полете. Оказалось, что тепло отводится через несколько особых зон: вокруг глаз, на ногах, под крыльями и на животе. Температура этих областей в среднем на 8 °C выше температуры окружающего воздуха, и в зависимости от скорости полета организм колибри «выбирает», через какие зоны и с какой интенсивностью избавляться от лишних градусов. То есть секрет колибри — в ювелирном распределении теплоотводных зон и их тончайшей регуляции.
