Чтение онлайн

11

Как мы взломали феромоновый код

Понять муравьиный мир и научиться общаться с его обитателями на одном языке, на мой взгляд, так же важно, как если бы они были людьми другой культуры или даже пришельцами с другой планеты. Не думаю, что нам стоит их игнорировать. В конце концов, они – наши соседи по планете, причем куда более многочисленные: на 7,5 млрд человек приходится около 10 квадриллионов (1016) живых муравьев. И они в 10 раз древнее нас, так как начали жить на Земле 150 млн лет назад, еще в эпоху рептилий[6].

К тому же у нас с ними много общего. Наблюдать за жизнью муравьиной семьи – все равно что рассматривать фреску «Аллегория доброго правления» Амброджо Лоренцетти. На этой классической панорамной фреске, созданной в 1340 г., изображен город-государство Сиена, где царит совершенный порядок: добропорядочные законопослушные граждане заняты своими делами; они деловито суетятся на городских улицах и в домах, снуют туда и обратно через охраняемые городские ворота, трудятся на сельских просторах. Никто не слоняется бесцельно; каждый выполняет свою задачу. Разумеется, где-то там, за горизонтом, скрываются армии враждебных королевств и герцогств, но на данный момент ничто не нарушает счастливой мирной идиллии этого человеческого муравейника.

И все же, несмотря на определенное сходство, различия между муравьями и людьми огромны. Муравьи создают цивилизации, руководствуясь инстинктами, – они способны делать лишь то, что заложено в них эволюцией, и ничего больше. В отличие от них, люди движимы весьма противоречивыми потребностями и интересами – индивидуальными, семейными, племенными. Мы используем культуру, чтобы перебороть наши инстинкты или по меньшей мере взять их под контроль, даже если кладем их в основу наших ценностей.

Самое главное, как я уже упоминал, коммуникация посредством зрения и слуха позволяет нам передавать сообщения с любым произвольно выбранным смыслом. Иными словами, мы общаемся с помощью языка, и это создает условия для максимально быстрого развития социальных отношений. В отличие от нас, муравьи общаются путем выделения химических веществ, запах и вкус которых несут строго определенное значение, жестко запрограммированное на генетическом уровне.

Учитывая, что мы, люди, правим земным миром совместно с 10 квадриллионами муравьев, научиться говорить с ними на одном языке – разумная идея. Если бы мы высадились на другой планете и обнаружили, что она населена существами, относящимися к какому-либо общественному виду, разве мы бы не постарались наладить с ними коммуникацию?

Такие мысли бродили в моей голове летом 1958 г., когда я решил взяться за изучение муравьиного языка феромонов. Задача, безусловно, была крайне амбициозной, но я знал, как к ней подойти. В то время в моей гарвардской лаборатории жило несколько семей красных огненных муравьев. Особенности их цикла развития и относительная простота образа жизни делали этот вид как нельзя более подходящим для такого исследования.

Но с чего начать? Я воспользовался правилом, которым руководствовался на протяжении всей моей карьеры биолога-исследователя: для решения любой научной проблемы в биологии можно найти вид, который идеально для этого подходит; и наоборот, для каждого вида живых существ всегда найдется проблема, которая идеально решается при его изучении.

В случае красных огненных муравьев такой идеальной научной проблемой была коммуникация при поиске пищи. Их рабочие – гении среди муравьев в деле координации усилий по поиску и доставке корма в гнездо. Стоит поселиться в вашем саду семье огненных муравьев, и уже через несколько дней они начнут воровать крошки печенья с вашего кухонного стола. Как уже говорилось выше, их разведчики обыскивают местность в поисках корма и, обнаружив его, вызывают на подмогу сородичей, которые обеспечивают защиту и транспортировку трофея в гнездо. Для этого им нужно сообщить рабочим точное местонахождение добычи. Когда разведчик находит слишком большую добычу, которую ему одному не под силу оттащить в гнездо, например мертвую мышь или кусок торта, неосмотрительно забытый на столике для пикника, он съедает некоторое ее количество, чтобы его ротовой аппарат пропах едой, – по этому запаху рабочие муравьи смогут понять, что это за еда, и оценить ее качество. Затем он возвращается в гнездо по относительно прямой траектории, выдвигая из брюшка жало и волоча его кончик по земле, чтобы пометить тропу следовыми феромонами.

Забежав в гнездо, разведчик по очереди подбегает к рабочим муравьям и приглашает их проследовать по феромоновой дорожке на обед, давая возможность оценить характер и качество найденной пищи. Чем вкуснее еда и чем голоднее семья, тем больше взбудоражен разведчик и тем больше он суетится. В переводе на человеческий язык он не просто сообщает другим: «Я нашел еду», а как бы кричит: «ЕДА! Я НАШЕЛ ЕДУ! СЛЕДУЙТЕ ЗА МНОЙ!» После оживленного общения с несколькими рабочими он возвращается обратно по проложенной тропе.

Я сразу понял две вещи: во-первых, эта тропа помечена феромонами; во-вторых, тестируя в лабораторных условиях реакцию муравьев, можно определить, какая именно железа вырабатывает следовой феромон.

Итак, я решил найти эту железу. Если мне удастся расшифровать хотя бы этот крошечный фрагмент муравьиного «Розеттского камня», я научусь «разговаривать» с огненными муравьями – для начала приглашать их на обед. Все, что мне для этого нужно, – это отделить экзокринные железы, секретирующие вещества на поверхности муравьиного тела, и экспериментировать с созданием искусственных феромоновых троп до тех пор, пока лабораторные муравьи не начнут реагировать на них как на естественные.

Разумеется, для этого мне необходимо было знать, какие вообще экзокринные железы есть у муравьев и где они расположены. К тому времени анатомия экзокринной системы муравьев уже была известна в общих чертах благодаря работам, осуществленным еще в XIX в. и первой половине XX в. микроскопистами Шарлем Жанэ, Огюстом Форелем, Уильямом Мортоном Уилером и Марио Паваном. В этих ранних анатомических исследованиях использовался классический метод гистологии: тонкие последовательные срезы ткани изучались под микроскопом, после чего реконструировались присутствующие в них трехмерные структуры. Работы этих исследователей оказали мне неоценимую помощь – на самом деле без них я бы ничего не сумел сделать, – но на практике все было далеко не так просто. Типичный огненный муравей – крошечное существо длиной 2–5 мм и весом 1–2 мг. Мне требовалось выделить железы величиной не больше пылинки, промыть от загрязнителей, добыть из них содержимое и испытать его на лабораторных муравьях.

Обычно биологи выполняют подобные тончайшие операции с помощью микроманипуляторов – специальных инструментов, которые, передавая движения неуклюжих человеческих пальцев на микроинструменты, позволяют манипулировать под микроскопом мельчайшими объектами. Мне, честно признаться, не хватило терпения овладеть этой новой технологией, но, как оказалось, я прекрасно обошелся и без нее. Я достиг своей цели с помощью самого тонкого из всех ручных инструментов – пинцета Dumont № 5 с игольчатыми кончиками, который, в частности, используется ювелирами для работы с очень мелкими драгоценными камнями. Чтобы отделить железы от окружающей ткани, мне даже не потребовалось делать никаких осознанных движений: было достаточно обычного тремора пальцев, который незаметен для невооруженного глаза, но хорошо виден под микроскопом. Этих непроизвольных движений было достаточно, чтобы перерезать основание желез, после чего я мог осторожно перенести их в специальный физиологический раствор для дальнейшей работы.

Именно в процессе изучения муравьиных феромонов я вывел еще один важный принцип биологических исследований:

Чтобы открыть что-то новое, используйте метод случайного поиска – так называемую серендипность. Проводите точные и легко повторимые, но не узконаправленные эксперименты, независимо от того, будет ли их результат соответствовать вашим ожиданиям или нет. Главная цель – обнаружить ранее неизвестный феномен. Достигнув этой цели, далее вы повторяете эксперименты, осуществляете тщательные измерения, ищете другие способы проверить результат, строите и проверяете альтернативные объяснения и только после этого готовите научную публикацию или объявляете о своем открытии каким-либо другим способом.