От амёбы до гориллы, или Как мозг учился думать - Борис Сергеев

В младших классах

В предыдущей главе мы познакомились с наименее способными учениками. Невольно бросается в глаза огромная разница между тем, что они умеют делать сами и чему их удалось научить в лаборатории. К тому же оказалось, что эти на первый взгляд примитивные создания владеют очень сложными навыками. Инфузории умудряются сортировать мелкие частички, взвешенные в воде, отправляя в «рот» съедобные и выбрасывая остальное. Гидра способна ловить и убивать мелких животных. Земляные черви — рыть норки и затаскивать туда различные предметы. А миноги сооружают на дне водоемов гнезда для своей икры, выполняя большой объем работ. Причем все эти сложные навыки у них врожденные. Никаких усилий для их приобретения примитивные животные не делали. А научиться чему-нибудь сверх того, что они уже умеют, им трудно. Приобретаемые ими совсем простые, да к тому же еще и непрочные, навыки не идут ни в какое сравнение с очень сложным врожденным поведением. Теперь нам предстоит встретиться с более развитыми существами, чье поведение еще значительно совершеннее. Со стороны может даже показаться, что они знают все, что им может пригодиться в жизни, и больше им ничему учиться не надо. Давайте выясним, насколько сложным может быть врожденное поведение, и попробуем разобраться, могут ли эти существа обойтись без дополнительного обучения. Некоторые насекомые: муравьи, термиты, пчелы, осы — живут большими сообществами — семьями. Уклад их жизни столь удивителен и совершенен, что ученые прошлых столетий считали такие семьи своеобразными государствами, управляемыми мудрыми правителями. Современных зоологов больше поражает четкое распределение обязанностей между совместно живущими насекомыми. Обычно члены семьи делятся на несколько отдельных каст, а представители каждой касты в свою очередь могут делиться на группы по профессиональному признаку в соответствии с выполняемыми обязанностями. В семьях медоносных пчел три касты: самки, или царицы, весь смысл жизни которых в беспрерывном откладывании яичек, самцы-трутни, обеспечивающие оплодотворение отложенных яичек, и рабочие, на плечи которых возложены все строительные и хозяйственные заботы: добывание корма, выращивание и воспитание подрастающего поколения, обслуживание самцов и самок, — в общем, абсолютно все заботы, вплоть до создания микроклимата в собственном доме. Если приглядеться к жизни пчелиного улья, сразу бросается в глаза, что каждая рабочая пчела имеет свои вполне определенные обязанности. Одни целый день трудятся на строительстве сот, другие «нянчат» личинок, третьи — с раннего утра снуют от цветка к цветку, собирая нектар и пыльцу. Как выбирает пчела себе профессию? Как осуществляется в семьях профориентация? Кто и как готовит молодых специалистов? В семьях, где всего три касты, профессия рабочих особей зависит только от их возраста. Специально учиться им не приходится. Родители не проявляют никакой заботы о воспитании своих детей, да и не могут ничему научить, так как сами совершенно ничего не умеют делать. Рабочим пчелам ни одной специальностью овладевать не приходится. Профессиональные навыки у них врожденные. Они получают их в наследство в виде химических инструкций, записанных на хромосомах ядра половых клеток, из которых произошли.

Е. М. Крепс (1899–1985)

Академик Герой Социалистического Труда Евгений Михайлович Крепс — советский физиолог и биохимик, ученик И. П. Павлова и Л. А. Орбели, много сделавший для развития физиологии высшей нервной деятельности, эволюционной физиологии и эволюционной биохимии, физиологии водолазных работ и подводного дела.

В семье медоносных пчел самые молоденькие труженицы заняты малоквалифицированной деятельностью. Они остаются работать в «роддоме», наводя порядок в старых, уже бывших в употреблении, ячейках сот, то есть чистят колыбельки, из которых сами недавно вывелись. Уже на четвертый день жизни им доверяют кормление взрослых личинок пергой. Так называется пчелиный «хлеб», приготовленный из консервированной цветочной пыльцы. Затем пчелы становятся настоящими кормилицами: На восьмой день жизни у них развиваются железы, вырабатывающие особую питательную жидкость — пчелиное молочко, которым кормят совсем молоденьких личинок и матку. Когда молочные железы прекратят свою функцию, пчела становится кладовщицей. Теперь она целый день дежурит у летка, принимает от сборщиц доставленную в улей пищу и заботливо складывает ее в свободные ячейки, подготавливая для консервирования. Этим трудом пчелы занимаются около недели, а затем переходят в сферу бытового обслуживания, работая дворниками, подметальщиками, поломойками, мусорщиками. Наиболее способные поступают в химчистку, приводя в порядок «одежду» других пчел, особенно сборщиц цветочного нектара, которые, странствуя по свету, всегда могут перепачкаться. Когда у рабочих пчел полностью разовьются восковые железы, они становятся строителями, участвуя в возведении сот. Весь первый период своей жизни рабочие пчелы находятся безвыходно в родном улье. Их жало еще не имеет яда, а появляться невооруженным в этом полном опасности мире крайне рискованно. Только когда у пчелы, наконец, разовьются ядовитые железы, ее рабочее место переносится поближе к летку. В это время она служит в вооруженной охране улья, присматриваясь через его узкую дверь к огромному и страшному миру. Самая последняя профессия — сборщика нектара и пыльцы. Теперь до своего последнего часа пчела будет снабжать пищей свою большую семью. Эта многообразная деятельность пчелы развертывается всего лишь на протяжении шести недель. Очень короткая, но какая богатая событиями жизнь. Тот же принцип распределения обязанностей существует и в семьях других общественных насекомых. В летний солнечный день остановитесь у лесного муравейника. За маленькими тружениками можно наблюдать часами. Поражает их деловитость и организованность. Вон небольшой муравьишка тащит на купол муравейника сухую еловую хвоинку, видимо, собирается заняться ремонтными работами. У подножия муравьиного дома другой муравей атаковал жука. Жертва отчаянно защищается, но на помощь охотнику уже спешат товарищи. Там десяток муравьев волокут довольно большую гусеницу…В наиболее развитых семьях муравьев может быть до десяти «каст». Жизненный уклад такого муравейника чрезвычайно сложен. Давайте сначала познакомимся с семьями попроще, например с муравьями-жнецами. Живут эти насекомые в степях и пустынях нашей страны и Северной Африки и питаются исключительно семенами различных растений. В семьях жнецов пять каст. Кроме самцов и цариц существуют мелкие рабочие муравьи, крупные рабочие — их называют «солдатами» — и муравьи промежуточного размера. Как и у пчел, у всех рабочих муравьев смена профессий осуществляется в совершенно определенной последовательности, но продолжительность работы на каждой должности и сроки перехода на новую работу у каждой «касты» свои. Сначала молодые муравьи работают «по дому» домработницами и няньками, затем превращаются в домостроителей и под конец становятся «фуражирами», доставляя в гнездо пищу. Солдаты первыми двумя профессиями занимаются очень недолго и вскоре целиком специализируются на добывании пищи. Мелкие рабочие, напротив, много времени отдают домашним профессиям, а в фуражиров переквалифицируются только в глубокой старости, если, конечно, доживут до этого возраста.

У фейдоле, относящихся к числу самых крохотных муравьев, два вида рабочих, мелкие и большеголовые солдаты. У них, наоборот, маленькие муравьишки быстро разделываются с домашними профессиями, а остаток жизни посвящают добыванию «хлеба насущного». Солдаты, как правило, на всю жизнь привязаны к дому. Главная их обязанность — охранять гнездо, а в свободное от вахт время перетирать своими огромными челюстями принесенные фуражирами зерна. Хотя самки общественных насекомых чрезвычайно плодовиты, рабочих рук часто все-таки не хватает. Для того чтобы из отложенного «царицей» яичка вырастить нового рабочего муравья, требуется затратить много труда и много времени. Некоторые виды муравьев сумели найти выход из этого затруднительного положения, превратившись в рабовладельцев. В наших лесах услугами рабов пользуются рыжие лесные муравьи, кроваво-красные муравьи и пахучие муравьи-древоточцы. Они нападают на более слабые гнезда своих соседей, захватывают и переносят к себе их личинок и куколок. Иногда «царицы» единолично покоряют целые муравьиные семьи. Молодая самка рыжих лесных муравьев, проведав каким-то образом, что семья бурого лесного муравья осталась без «царицы», проникает в гнездо и захватывает в нем власть. Поработив бурых рабочих муравьев, она эксплуатирует их, возложив на своих «рабов» все заботы о собственном потомстве. Самка волосистого желтого муравья, проникнув в гнездо черного садового, без лишних церемоний убивает черную «царицу» и занимает ее место. Наконец, у эпимирм и анергатесов вообще не бывает собственных рабочих особей. Они всю жизнь пользуются услугами порабощенных муравьев. Такая семья существует лишь два года, пока не умрет в гнезде последний раб. Ни рядовые захватчики, ни новая «царица» ничему новому не учат порабощенных рабочих муравьев. Они и в семье захватчиков выполняют ту же работу, что была возложена на них в родном доме. Механизм смены профессий у пчел и муравьев в первом приближении ясен. Он запрограммирован генетически и осуществляется примерно так же, как рост и развитие любого организма. Гораздо загадочнее существование «каст». Очень интересно выяснить, чем определяется, к какой из трех «каст» будет относиться пчела или к какой из десяти «каст» — муравей, выросшие из отложенного «царицей» яйца. Это заранее предопределено и зависит только от условий их жизни, главным образом от питания. Рабочие пчелы по своему происхождению такие же самки, как и пчелиная матка. Только владычицу улья от рождения до самой смерти кормят исключительно пчелиным молочком, да еще добавляют туда какие-то специальные стимулирующие вещества. Поэтому она и становится маткой. Эта полноценная, калорийная и богато витаминизированная пища обеспечивает ей нормальное развитие и половое созревание. Остальные личинки получают молочко только первые три дня жизни и, лишенные стимулятора, на всю жизнь остаются недоразвитыми. Впрочем, и для рабочей пчелы не все еще потеряно. Если на девятый-десятый день ее жизни — как раз в тот период, когда у рабочих пчел наиболее интенсивно функционируют молочные железки, — в улье не окажется личинок, нуждающихся в молочке, и его некуда будет девать, рабочая пчела преображается. Видимо, ее организм, используя собственное молочко, несколько наверстывает в развитии, и она приобретает способность откладывать яички. Правда, из этих неоплодотворенных яичек развиваются только трутни. Процесс создания «каст» в более совершенных семьях значительно сложнее. У некоторых видов термитов мелкие рабочие нянчатся с детворой, а крупные фуражиры и охраняющие их солдаты странствуют в поисках корма. Их личинкам уже заранее известно, кто кем будет, став взрослым. Решают судьбу молодежи взрослые термиты. Если пищи вокруг много и фуражиры добывают продовольствие в достаточных количествах, царицы откладывают много яиц, а это значит, что семье скоро потребуется большое количество нянек, и они действительно появляются заблаговременно. Способ выращивания нянек прост. Личинки на полноценной пище быстро развиваются, взрослеют и начинают работать совсем крошками, когда им, как говорится, от горшка два вершка. Так на всю жизнь и остаются они мелкими рабочими термитами, няньками, поломойками, строителями. Солдат и крупных фуражиров начинают выращивать, если ощущается нехватка продовольствия. Когда корма становится так мало, что даже самцы и самки голодают, они начинают выделять особое вещество, которое няньки переносят личинкам. Это химический приказ расти большими и скорее отправляться на поиски корма. Однако приказ будет понят личинкой только в том случае, если его доведут до ее сведения на сорок пятый — шестидесятый день после предпоследней линьки. Теперь все дело в корме. Если личинок кормить досыта, то уже через две недели на свет появятся когорты крупных фуражиров и солдат, если впроголодь — пополнение в армию придет лишь через три месяца. Новобранцы, влившиеся в ряды солдат и фуражиров, могут вскоре завалить термитник кормом. Такую возможность важно предвидеть заранее. Поэтому солдаты тоже выделяют специальное вещество, являющееся приказом об отмене очередного набора. Каждый термит выделяет этого вещества очень мало. Поэтому приказ может вступить в силу, только когда солдат станет достаточно много и они общими усилиями доведут его до всеобщего сведения. Интересно, что личинкам и этот приказ будет понятен лишь на сорок пятый — шестидесятый день после предпоследней линьки. Оказывается, стать солдатом не так уж просто. Когда ученые в лаборатории изучают умственные способности животных, они не забывают поинтересоваться, какого пола их подопечные, так как нередко бывает, что в этом отношении самцы и самки далеко не одинаковы. У муравьев, пчел и термитов, вероятно, умнее «женщины». В их семьях все рабочие «касты» — строители, фуражиры, солдаты — являются существами женского пола. Напротив, мужская половина муравьиного племени особыми талантами не блещет. Правда, мы не знаем, действительно ли они глупы или просто не имеют возможности проявить свой ум, так как им отведена пассивная роль бездельников. Недаром у многих видов муравьев лишних самцов принято безжалостно убивать.