Ганс Вернер Лиссман: Жизнь и исследования зоолога.

Введение

Британский зоолог Ханс Вернер Лиссманн FRS (30 апреля 1909 – 21 апреля 1995) был британским зоологом украинского происхождения, специализировавшимся на изучении поведения животных. В 1954 году он был избран членом Королевского общества благодаря новаторским исследованиям, проведенным совместно с его ассистентом Кеннетом Э. Мачином, в ходе которых было идентифицировано электрическое поле, генерируемое африканским рыбой-ножом (Gymnarchus), и определено, как рыба использует это поле.

Ранние годы

Ханс Вернер Лиссманн родился в состоятельной немецкой семье в Николаеве, Украина, который в то время входил в состав России. Как представители немецкого этнического меньшинства, семья попала под подозрение с началом войны в 1914 году. Лиссманна и его старшего брата отправили в "внутреннюю ссылку" в Сибирь, разлучив с родителями, Робертом и Эббой Лиссманн. По окончании войны им разрешили вернуться домой, но к 1922 году семья переехала в Гамбург, Германия, где Лиссман получил школьное образование. В 1933 году он был отправлен с командировочной стипендией в биологическую исследовательскую станцию Венгерской академии наук у озера Балатон. Находясь там, Германия пережила значительные политические перемены. Лиссманн отказался от правительственного требования распространять нацистскую пропаганду и вместо этого решил переехать вновь. Он направился в Индию. Там он получил стипендию от недавно созданного Совета по оказанию помощи ученым, что позволило ему поехать в Великобританию и в 1934 году получить должность в исследовательском отделе Зоологического института Кембриджского университета под руководством Джеймса Грея. Основной темой его исследований в первые годы работы в Кембридже было взаимодействие между последовательностью движений, органами чувств и нервной системой животных.

Рыба и электричество

Особенно важное научное открытие произошло в 1950 году. Годом ранее, посетив Лондонский зоопарк, Лиссманн заметил, что африканская рыба-нож (Gymnarchus) способна неоднократно плавать назад с той же скоростью и с той же ловкостью, обходя препятствия в аквариуме, как и при движении вперед, избегая столкновений. Он пришел к выводу, что у рыбы должно быть нечто, что в человеческом понимании можно было бы назвать «шестым чувством», и он предположил, что подобное свойство есть и у электрического угрея в соседнем аквариуме: он считал, что это явление может быть связано с электричеством. К концу 1949 года Лиссманн женился, и в качестве свадебного подарка от друга получил собственную рыбу-нож, которую он продолжил изучать в своей лаборатории. Он поместил рыбу в большой аквариум и вставил в него электроды. С их помощью ему действительно удалось обнаружить естественный электрический ток, исходящий от рыбы, хотя и слишком слабый для человеческого восприятия. Затем он разработал способы усилить ток до уровня, измеримого обычным осциллоскопом. Существует рассказ (не получивший всеобщего признания) о том, что рыба генерировала заметно увеличенный электрический заряд, когда студентка расчесывала волосы рядом с аквариумом. Вскоре после этого рыба погибла, но были приобретены новые экземпляры, и, работая с исключительно способным научным сотрудником Кеннетом Э. Мачином (1924–1988), чья докторская диссертация была посвящена радиоастрономии, Лиссманн смог посредством наблюдений и измерений продемонстрировать, что переменный электрический заряд производит сама рыба-нож, и что она реагирует на любые изменения электрического поля вокруг нее, даже если они создаются рядом с аквариумом, но вне его. В их работе им помогла изготовленная Кеном Мачином модель африканской рыбы-ножа из оргстекла, с двумя прикрепленными к ней электродами, позволяющими модели генерировать электрическое поле, эквивалентное полю, создаваемому настоящей рыбой. Мачин пытался, но не смог добиться от модели оргстекловой рыбы такой же сложной изменчивости силы и формы магнитного поля, как у настоящей рыбы, однако наблюдения с использованием модели все же предоставили большое количество ценных данных. Ключевым выводом было то, что африканская рыба-нож использует изменения сопротивления в электрическом поле, которым она окружает себя, для обнаружения изменений в окружающей среде и использует эту информацию для запуска соответствующих поведенческих реакций. Любитель игры на флейте впоследствии стал врачом в Эссексе.

A particularly important research finding took place in 1950. The previous year, on a visit to London Zoo, Lissmann had noticed that the African knife fish (Gymnarchus) was able repeatedly to swim backwards at the same speed and with exactly the same corporeal dexterity around obstacles in its fish tank as when it swam forwards, while avoiding collision. He inferred that the fish must have what in human terms would be seen as some form of "sixth sense", something which he also thought he detected in the electric eel in another aquarium tank nearby: he thought the phenomenon might well involve electricity. Towards the end of 1949 Lissmann married, and as a wedding present from one friend he was given his own knife fish, which he now went on to study in his laboratory. He placed the fish in a large fish tank into which he inserted electrodes. With these he was indeed able to detect a naturally occurring electric current emanating from the fish, albeit a current far too weak to be felt by a person. He then found ways to increase the current to a point where it could be measured with a conventional oscilloscope. One story not universally accepted reports that the fish generated a measurably increased electrical charge when a student combed her hair beside the fish tank. The fish died soon after this, but replacements were acquired, and working with his exceptionally capable research assistant Kenneth E Machin (1924 1988), whose PhD had covered radio astronomy, Lissmann was able, through observation and measurement, to demonstrate that the variable electrical charge was produced by the knife fish itself, and that the fish reacted to any change in the electric field around it, even when produced close to, but outside, the fish tank itself. They were helped in their work by a perspex model of an African knife fish constructed by Ken Machin, with two electrodes attached to it permitting the perspex fish to generate an electric field equivalent to that produced by the real fish. Machin struggled and failed to produce for the perspex fish an intricate variability in the strength and shape of its magnetic field comparable to the produced by the real fish, but observations involving the perspex fish nevertheless provided a large additional amount of valuable data. A key conclusion was that the African knife fish was using changes in resistance within the electric field with which it surrounded itself to detect changes in its surroundings, and was using the information to trigger appropriate behavioural responses. an amateur flautist, became a physician in Essex.

Работы

"Die Umwelt des Kampffisches (Betta splendens Regan)", в: Zeitschrift für vergleichende Physiologie, 18:1 (1932) стр. 65–111. "Körperhaltung und Bewegungsform eines Myriopoden im Zusammenhang mit seiner Autotomie", в: Zeitschrift für vergleichende Physiologie 21 (1935), стр. 751–766. "Непрерывные электрические сигналы из хвоста рыбы Gymnarchus Niloticus Cuv", в: Nature, 167, 4240 (1951), стр. 201–202. "Механизм обнаружения объектов у Gymnarchus Niloticus и подобных рыб", в: Journal of Experimental Biology, 35 (1958), стр. 451–486. (совместно с Кеном Э. Мачином) "Принцип работы электрических рецепторов у Gymnarchus Niloticus", в: Journal of Experimental Biology 37:4 (1960), стр. 801–811. (совместно с Кеном Э. Мачином) "Электрическая локация рыбами", в: Scientific American, 208, стр. 50–59, март 1963 года. "Джеймс Грей. 14 октября 1891 – 14 декабря 1975", в: Биографические мемуары членов Королевского общества, 24 (1978), стр. 54–70.