Тим Беркхед - Самая совершенная вещь на свете [Внутри и снаружи птичьего яйца]

Уже тогда было известно, что на скорлупе яиц разных водяных птиц имеется необычный налет – иногда порошкообразный, иногда меловой, а иногда восковой, – и в 1960-х гг. один из моих орнитологических кумиров, Дэвид Лэк, директор Института полевой орнитологии имени Эдварда Грея в Оксфорде, предположил, что назначение этих наслоений состоит в том, чтобы сделать поверхность яиц водоотталкивающей. Однако, как заметил Борд, Лэк не сумел объяснить, почему водоотталкивающие свойства могли быть важными в этих условиях {195} 195 Board , 1981; Lack , 1968. .

На самом деле Дэвид Лэк должен был понимать, что эмбрион не сможет дышать, если поры в скорлупе покрыты или заполнены водой. Чего он знать не мог, это того, как именно приобретались водоотталкивающие свойства, поскольку это как раз то, что открыл Борд. По его словам, «никто, по-видимому, не писал о том, что погружение яиц в воду приводит к удушью эмбрионов, но опыт промышленного птицеводства не оставляет сомнений: попадание в несколько пор загрязненной воды – это первый шаг в процессе, приводящем к порче яиц» {196} 196 Board , 1981. .

Здесь мы видим намек на то, что потенциально опасным для водяных птиц было не просто удушье. Опасность представляло также заражение яиц микробами. В одной из своих первых статей Борд изложил суть проблемы: яйца могут быть инфицированы бактериями, и их путь внутрь пролегает сквозь поры яйца. Микроорганизмы успешнее всего переносятся водой, поэтому именно водоотталкивающие свойства яичной скорлупы не позволяют микробам проникнуть внутрь. Однако яйцо должно приобрести водоотталкивающие свойства таким способом, который позволил бы эмбриону дышать внутри него (весьма похоже на биологический вариант ткани гортэкс [41] Современная непромокаемая ткань фирмы W. L. Gore and Associates, изобретенная в 1969 г. Состоит из двух или трех слоев и обладает высокой паропроницаемостью. При повышении температуры тела влага от потоотделения выводится наружу через мембраны с поровой структурой. – Прим. науч. ред. ). Борд выяснил, что это достигается путем покрытия отверстий пор дополнительным материалом, и успешнее всего – слоем микроскопических сфер. Как мы видели в главе 2, в результате формируется поверхность, которая благодаря своей физической природе оказывается несмачиваемой.

Борд знал, что яйца обладают второй линией обороны, помимо кутикулы. Это пленка подскорлуповой оболочки, ультратонкая сетчатая структура, которая, как считается, действует наподобие сети для ловли бактерий {197} 197 Board, Tranter , 1991. . Подскорлуповая оболочка – не непреодолимый барьер: некоторым бактериям удается проделывать отверстия в этой волокнистой оболочке, проникая через которые они получают доступ к следующему слою – белку, окружающему зародыш. Это хороший пример продолжающейся гонки вооружений между микробами и структурами, призванными защищать от них птичьи яйца.

С начала 1900-х гг. было известно, что культуры некоторых бактерий (виды рода Bacillus ) не в состоянии расти на яичном белке. Это наглядно демонстрирует тот факт, что если вы оставите каплю белка в блюде на два или три месяца, в ней так и не заведутся бактерии. Это был первый признак присутствия в белке чего-то необычного, и Александр Флеминг, известный благодаря открытию им пенициллина, в 1922 г. установил, в чем тут дело [42] Бактерицидные свойства белка куриного яйца открыл в 1909 г. доктор медицинских наук Павел Николаевич Лащенков (1864–1925). Позднее этот факт признал сам Флеминг. {198} 198 Wurtz , 1890, цит. по: Romanoff, Romanoff , 1949: 499. . Яичный белок содержит фракцию, разрушающую ткани бактерий, которую ученый назвал лизоцимом, от слов lysis – разрушать (в данном случае клеточные стенки бактерий) и zyme – фермент. С тех пор лизоцим был обнаружен в слезной жидкости и в слюне человека и прочих млекопитающих, а также в некоторых других жидкостях тела, где важны его антисептические свойства {199} 199 Burley, Vadhera , 1989: 295–296. . Но лизоцим – лишь один из нескольких антимикробных белков в составе яичного белка. Уже к сороковым годам прошлого века были идентифицированы не менее пяти белков, способных останавливать рост микробов. К 1989 г. это число выросло до тринадцати; а затем, с появлением в начале XXI столетия новых технологий вроде протеомики [43] Протеомика – раздел молекулярной биологии, посвященный идентификации и количественному анализу белков. Термин был предложен в 1997 г. Совокупность всех белков клетки называют протеомом. – Прим. науч. ред. , в яичном белке удалось обнаружить более ста антимикробных фракций белков, и представляется весьма вероятным, что значительно большее число их вариантов еще предстоит открыть {200} 200 Board, Fuller , 1974; 1994; см. также: Benrani et al ., 2013. Желток содержит также антитела, полученные от матери, которые способствуют защите развивающегося эмбриона от инфекций. .

Рис. 8.Четыре типа белка и их расположение в птичьем яйце. Из кн.: Romanoff, Romanoff , 1949

Давайте рассмотрим яичный белок более подробно. На первый взгляд здесь мало что бросается в глаза, но, если разбить свежее куриное яйцо на блюдце, сразу становится очевидным, что белок не однороден. Не менее четырех типов белка образуют столько же концентрических слоев внутри скорлупы. Если бы мы на мгновение получили техническую возможность двигаться снаружи внутрь яйца, то прошли бы сначала сквозь самый наружный жидкий слой (23 % всего объема белка). За ним следуют плотный вязкий слой (57 %), внутренний жидкий слой (17 %) и, наконец, прилегающий к желтку и окружающий его более плотный градинковый слой (3 %). Вероятно, именно этот внутренний слой, выделяемый воронкой яйцевода, образует тонкие нити на противоположных сторонах яйцеклетки, которые, перевиваясь с другими нитями, образуют две халазы [44] Другие названия – градинки или канатики. . Это белые аморфные волокнистые частицы, которые мы видим, когда разбиваем яйцо, но чаще всего ощущаем их на языке, когда едим яичницу, как клейкие узловатые комки. Халазы образуются, когда яйцеклетка опускается по скрученной белковой области яйцевода. Их назначение – поддерживать желток внутри белка, и они справляются с этим, потому что один конец каждой халазы прикреплен к самой яйцеклетке (при помощи градинкового слоя белка), а другой прочно закреплен в слое плотного вязкого белка, непосредственно прилегающего к подскорлуповой пленке на остром и тупом концах яйца. Халазы позволяют желтку вращаться, когда яйцо поворачивается таким образом, чтобы эмбрион всегда оставался на вершине желтка и во внутреннем жидком слое белка {201} 201 Nys, Guyot , 2011. Фабриций (1621) заметил, что белок состоит из различных фракций ( Adelmann , 1942). Роль разных фракций яичного белка еще не вполне ясна (И. Нис, личное сообщение, 10.12.14). Одно из возможных объяснений – что четыре концентрических слоя, четко различающиеся физическими и, возможно, химическими свойствами, затрудняют проникновение микробов к эмбриону. Образование халаз обсуждается в работе: Rahman et al ., 2007. . Эта способность к «саморегулированию» достигается благодаря тому, что эмбрион развивается на менее плотной стороне желтка. Такое местоположение эмбриона сверху гарантирует, что он всегда будет находиться в максимальной близости от наседного пятна родителя, чтобы получать как можно больше тепла, а также ближе к внутренней поверхности скорлупы, через поры которой к эмбриону поступает кислород {202} 202 Rahn , 1991. .