Вирджиния Морелл - Эти удивительные животные. Самые неожиданные факты о братьях наших… разумных
Крошечный мозг насекомых состоит из ганглиев – скоплений нервных клеток. В ганглиях головного мозга есть две нейронные структуры, которые из-за их внешней схожести с грибами называются грибовидными телами и являются центром обучения и памяти. Несмотря на маленький размер мозга некоторых насекомых (таких как скалистые муравьи), многие исследователи отмечают его поразительное сходство по строению и функциональности с корой головного мозга млекопитающих. Кроме того, размер этого крошечного мозга имеет гораздо большее значение, чем большинство из нас думает. То, что верно для компьютеров, справедливо и для животных: если машина больше, это еще не означает, что она лучше. Также и большой мозг не всегда является показателем хорошей способности думать и решать проблемы. Более важным является количество нейронных связей, а насекомые, в частности социальные, такие как муравьи и пчелы, имеют очень плотную сетку нейронов. На самом деле мозг общественных ос, пчел и, вероятно, еще и муравьев увеличивается в размерах, когда они сталкиваются с более сложными задачами в своих гнездах.
Это, конечно, не означает, что насекомые являются миниатюрными людьми, покрытыми твердой оболочкой; их врожденное поведение ограничивает их действия и реакции. Но оно более гибкое, чем исследователи предполагали даже десять лет назад. На протяжении двадцатого века, когда идеи бихевиоризма доминировали в вопросах изучения разума животных, ученые рассматривали насекомых (и почти всех животных) как существ, мозг которых считался неизменным, подобно проводам на печатной плате. Каждый нейрон в мозге насекомых (а нейронов у муравьев может насчитываться более ста тысяч; у нас же их около ста миллиардов), как предполагалось, был прикреплен к другому нейрону (т. е. встроен), и они не изменялись с того момента, как насекомое появлялось на свет, и до самой его смерти. Поведение насекомых считалось неизменным, как и их мозг; они действовали исключительно согласно своим встроенным «инстинктам» (этот термин многие исследователи критиковали, так как он не имел точного определения, но означал, что насекомые являлись, по сути, рабами своих генетических инструкций и были не в состоянии изменить свое поведение). Считалось, что насекомые не способны учиться на собственном опыте независимо от того, был ли этот опыт полезным или нет.
Даже для тех, кто думал иначе, довольно трудно, а порой и невозможно было найти соответствующий экспериментальный способ, чтобы заглянуть внутрь мозга насекомого. Например, зоолог и психолог Винсент Дезьер восемнадцать лет (с 1948 до 1966 года) провел в университете Пенсильвании, пытаясь доказать, что мясные мухи (Phormiaregina) способны к обучению, то есть они могут изменить свое поведение на основе собственного опыта[4]. «Вероятно, мухи – это маленькие сонные машины, как думает большинство людей, – написал он в 1964 году, – но, глядя на их… вытаращенные глаза… невозможно не задуматься, а что же у них там внутри». В конечном счете, испробовав все, что он мог себе представить, Дезьер сдался, о чем и рассказал в интервью Washington Post в 1966 году. В газете написали об этой неудаче, а под фотографией мухи с преувеличенно огромными глазами, как из фильма ужасов, поместили заголовок: «Не удалось ничему научиться».
Спустя пять лет, в 1971 году, одна из бывших студенток Дезьер, Маргарет Нельсон, наконец доказала, что мухи имеют способность к обучению (если они, например, окунут ноги в воду, то получат вкусный сироп). Ее исследование наряду с расшифровкой танца пчел Карла фон Фриша стало поворотным пунктом в нашем понимании сознания насекомых. Вскоре после того, как были опубликованы результаты исследования Нельсон, другие ученые доказали, что плодовые мушки также имеют способность к обучению и запоминанию. В настоящее время в науке выделили гены плодовых мушек, которые отвечают за эти способности. Действительно, все животные и даже бактерии могут учиться на собственном опыте, как и люди[5]. В каждом из нас, видимо, живет «врожденная учительница» – так Конрад Лоренц назвал предрасположенность к обучению. Эта способность очень удобна, потому что, несмотря на непредсказуемость нашего мира, животные неоднократно сталкиваются с повторяющимися ситуациями. И если они запомнят, как на них реагировать: «Вот вода; если я засуну в нее ноги, я получу сахар!» – им это может очень пригодиться.
Но даже если все животные – это ученики, которые способны учиться чему-то в своем мире, даже если продолжительность их жизни очень коротка, тем не менее ни одно животное, даже шимпанзе, никогда не было признано учителем в полной мере. Поэтому, когда Фрэнкс и Ричардсон опубликовали свое открытие о том, что муравьи способны обучать друг друга, это вызвало бурю протеста.
Вспомним: когда Дарвин обнаружил, что дождевые черви обладают «интеллектом, в какой-то степени аналогичным разуму человека», потому что при затаскивании листьев и хвойных иголок в свои туннели они всегда выбирали наиболее легкий способ сделать это, то он сразу уточнил: «Это всем покажется маловероятным». Но Фрэнкс и Ричардсон не сомневались в результатах своих исследований и спустя годы после публикации своей работы не изменили своей теории. «Что же побудило Фрэнкса отстаивать свои утверждения? – подумала я. – Почему он был так уверен, что его муравьи были учителями?»
Чтобы ответить на этот вопрос, Фрэнкс предложил продемонстрировать мне, как проходит процесс обучения у муравьев, но сначала он решил объяснить, что когнитивные ученые подразумевают под обучением. «Раньше существовало общепринятое определение обучения у животных, когда мы с Ричардсоном начали свой эксперимент, – рассказывал он. – Были установлены определенные критерии, которые нужно было выполнить, прежде чем заявлять, что животное способно обучаться. Поэтому мы наблюдали за поведением муравьев, чтобы определить, выполняются ли эти критерии: изменяется ли поведение одного муравья в присутствии другого, тратит ли он свое время, чтобы другой мог научиться быстрее? И в результате получили ответ: да, муравьи делают это»[6].
Ежедневно наблюдая в своей лаборатории за муравьями и проводя различные эксперименты, Фрэнкс тщательно отмечал проявление моментов социального общения. Скажем, он был невероятно заинтригован тем, как муравей, который нашел какое-то вкусное угощение или более удачное место для дома, передавал эту информацию одному из своих собратьев, а затем показывал ему дорогу. Фрэнкс решил, что в этом было что-то большее, нежели просто следование за феромонами, но что?
Чтобы ответить на этот вопрос, Фрэнкс провел серию экспериментов, похожих на тот, который он показал мне. Когда он сломал крышу в гнезде муравьев, уничтожение дома целой колонии вызвало у его обитателей мгновенную реакцию, свидетелем которой я стала. Муравьи должны были найти новый дом! Но прежде «они должны были забрать свои личинки и королеву с места попадания солнечного света и перенести их в безопасную, темную расщелину». Во второй чашке Петри в сорока пяти сантиметрах от их старого дома Фрэнкс построил другой такой же дом, сделанный из стекла и кусочков картона. Обе чашки Петри стояли на большой пластиковой подставке. Фрэнкс соединил их ацетатной лентой шириной 7 см, закрепив ее так, чтобы она выгнулась, подобно мосту, между чашками. Фрэнкс в шутку называл эту ленту «Мост Миллениум» (как и новый мост, пересекающий реку Темзу в Лондоне). Муравьиный «Мост Миллениум» был единственной возможной дорогой из старого сосуда с разрушенным домом в сосуд с новым домом. И уже только от старейших, добывающих еду работников – разведчиков – зависело, смогут ли они найти этот мост, который они сделали в течение нескольких минут. «Они знают, как устроен окружающий их мир [обстановка внутри чашки Петри], потому что они собирали здесь еду», – сказал Фрэнкс. Муравьи не стали тратить время на поиски нового дома на знакомой им территории, а воспользовались возможностью перебраться через мост в неизвестность. Также они не оставляли за собой след из феромонов и не формировали колонну муравьев, как делают многие другие виды. Вместо этого они двигались независимо друг от друга, как настоящие исследователи. «Их задача заключается в том, чтобы найти новый дом, – объяснил Фрэнкс. – И как только они найдут его в другой чашке, они исследуют его, чтобы убедиться, что он отвечает всем их критериям».
На основе своих экспериментов Фрэнкс и его ученики составили длинный список требований, которые предъявляют муравьи к своему гнезду: необходимое количество площади и высота потолков, количество и ширина входных отверстий. Муравьи предпочитают гнезда внутренней площадью около 2000 мм2, 2 мм в глубину, а ширина входного отверстия должна быть 2,5 мм. «Удивительно, насколько точно они измеряют предметы, – продолжал Фрэнкс. – Гнездо должно быть темным и чистым. Разведчики отвергнут даже самое хорошее жилище, если там будут валяться трупы муравьев или если рядом будут грязные соседи».
