Что ушная сера может рассказать о десятилетиях жизни кита

Чтобы узнать о жизни кита, можно наблюдать за ним с корабля, прикрепить датчик или изучить его перемещения. Но есть и гораздо менее очевидный источник сведений: ушная сера. У некоторых усатых китов она накапливается в виде слоистой пробки, которая сохраняет химические следы разных периодов жизни. В руках исследователей этот невзрачный предмет превращается в архив, охватывающий годы и десятилетия.

Это не запись воспоминаний. Из пробки нельзя узнать, что кит видел или чувствовал в конкретный день. Зато можно восстановить изменения в его организме, иногда спустя много лет после смерти животного. Особенно ценно, что для такого исследования не требовалось заранее следить за китом: часть сведений он всю жизнь незаметно «собирал» сам.

Хвост горбатого кита над поверхностью моря перед погружением. — Горбатый кит перед погружением. Иллюстративное фото: Leah Riley / USFWS, Public Domain

Полосатый календарь в слуховом проходе

На продольном срезе ушной пробки видны чередующиеся светлые и тёмные полосы. В её состав входят липиды и кератин, белок, который знаком нам по волосам и ногтям. Различия между слоями связывают с сезонными переменами в жизни животного: периодами кормления, миграций и голодания. Поэтому это не просто застывший комок вещества, а последовательность отложений.

Ещё с середины XX века такие пробки использовали для оценки возраста. Принцип напоминает подсчёт годовых колец дерева, хотя переносить одну схему на любых китов нельзя: особенности накопления слоёв различаются. В исследовании 2018 года пару из светлой и тёмной полосы принимали за год, а отдельный слой — примерно за полгода.

У этой шкалы есть важное ограничение. Полугодовой слой объединяет химический сигнал за продолжительный период. Это скорее итог большой главы жизни, чем поминутная запись событий. Зато порядок глав сохраняется: исследователю доступны не только вещества, но и примерное время, к которому они относятся.

Условная последовательность светлых и тёмных слоёв ушной пробки; каждая пара отмечена как примерно один год. — Слои позволяют выстроить временную шкалу. Поясняющая схема метода 2018 года

Как возраст превратился в химическую историю

Неожиданный поворот возник на стыке двух специальностей. Биолог Стивен Трамбл занимался морскими млекопитающими, а специалист по химии окружающей среды Саша Усенко изучал загрязнение по образцам донных отложений. Разговор коллег из Бейлорского университета о привычном способе определения возраста привёл к новому вопросу: не сохраняются ли в этих слоях ещё и следы химических веществ?

Раньше гормоны и загрязнители можно было искать, например, в китовом жире. Но обнаружить вещество и восстановить историю его присутствия в организме — разные задачи. Если смешать слои пробки, временная последовательность исчезнет. Если исследовать их отдельно, появится возможность увидеть, как менялись показатели у одного и того же животного.

В 2013 году команда показала, что подход работает. Для исследования использовали пробку самца синего кита, погибшего в 2007 году после столкновения с судном возле Санта-Барбары, в Калифорнии. Образец длиной около 25 сантиметров содержал 24 слоя. По ним возраст животного оценили примерно в 12 лет: небольшая на фоне огромного кита пробка вместила всю его жизнь.

В слоях обнаружили кортизол, тестостерон, ртуть и ряд органических загрязнителей, включая следы пестицидов и веществ, применявшихся как антипирены. Получилась не одна цифра «загрязнения кита», а несколько разных последовательностей. Каждый химический показатель задавал свой вопрос: о развитии организма, физиологическом состоянии или контакте с определёнными веществами.

Что рассказал один синий кит

Резкий подъём тестостерона примерно к десятому году жизни авторы связали с половым созреванием. Высокое содержание некоторых органических загрязнителей в самых ранних слоях указывало на передачу веществ от матери детёнышу. Для ртути картина оказалась другой: более заметные пики пришлись на последующие периоды.

Это важная разница. Даже внутри одного организма химические следы не обязаны повторять друг друга. Пробка не показывает универсальный «уровень неблагополучия», который достаточно один раз измерить. Она позволяет сопоставлять несколько процессов во времени, а затем искать объяснение каждому из них.

Но работа 2013 года рассказывала об одном самце. Из неё нельзя заключить, что все синие киты созревают в точно таком же возрасте или одинаково накапливают загрязнители. Следующим шагом стало сравнение разных животных и разных эпох.

Двадцать китов и 146 лет

В исследовании 2018 года изучили пробки 20 китов из Северного полушария: финвалов, синих и горбатых. Вместе образцы охватывали приблизительно 1870–2016 годы. Число 146 обозначает общий временной диапазон, а не возраст одного необычайно долгоживущего животного.

Работа начиналась не с красивого графика, а с кропотливого разделения материала. Пробки разрезали вдоль, фотографировали, а полосы независимо подсчитывали два специалиста. При заметном расхождении привлекали третьего. Затем слои отделяли под увеличением, взвешивали и анализировали по отдельности. Всего исследователи обработали более тысячи слоёв.

На этот раз в центре внимания был кортизол, показатель физиологического ответа на стресс. Чтобы сопоставлять животных, авторы рассчитывали изменения относительно индивидуального базового уровня, а не ограничивались сравнением абсолютных концентраций. Такой подход напоминает сравнение того, насколько изменились показатели у каждого участника, вместо прямого соревнования «у кого число больше».

Полученные ряды сопоставили с историческими данными о китобойном промысле. Исследователи обнаружили связь между его интенсивностью в XX веке и изменениями кортизола. Особенно интересовало то, что происходило с животными, пережившими воздействие промысла, а не только число убитых китов: последствия человеческой деятельности могли распространяться за пределы непосредственной охоты.

Не дневник переживаний

Связь не оказалась простой формулой «больше китобоев — всегда больше кортизола». Например, во время Второй мировой войны промысел сократился, но гормональный показатель не последовал за ним вниз. Авторы предположили, что свою роль могли сыграть военные действия на море. Это объяснение наблюдаемой картины, а не возможность определить по слою конкретный взрыв или встреченный корабль.

Кортизол вообще не переводится напрямую в человеческие слова «страшно», «грустно» или «спокойно». Он отражает физиологические процессы, а не подписанный список эмоций. Кроме того, на животное одновременно действуют разные факторы. Статистическое совпадение двух временных рядов помогает сформулировать и проверить гипотезу, но само по себе не устанавливает единственную причину каждого изменения.

Поэтому химическую историю полезно читать вместе с другими данными. Исследовательская группа рассматривает не только гормоны и загрязнители, но и изотопные показатели, способные дополнять сведения о питании и условиях жизни. Чем больше независимых свидетельств, тем меньше соблазн превратить сложную биографию в одну эффектную легенду.

Зачем музею хранить ушную серу

Многие пробки для таких работ десятилетиями лежали в музейных коллекциях. Часть старых образцов была собрана ещё на китобойных станциях; более новые получали от найденных погибшими животных. Материал, который когда-то сохраняли прежде всего ради определения возраста, оказался полезен для вопросов, на которые тогда ещё не умели отвечать.

В этом и состоит самая неожиданная часть истории. Чтобы заглянуть в прошлое океана, не всегда нужен новый прибор, десятилетиями работающий под водой. Иногда нужен старый музейный образец и новый способ его исследовать. Ушная пробка не расскажет всю жизнь кита, но может сохранить сведения, которые ни один наблюдатель при его жизни не догадался записать.