Читать книгу Эти удивительные животные. Самые неожиданные факты о братьях наших… разумных - Вирджиния Морелл - Страница 3

Найджел Фрэнкс склонился над большой квадратной чашкой Петри, наблюдая за перемещением муравьев. Это был среднего возраста мужчина, с большой бородой, седеющими темными волосами и карими глазами, глядящими сквозь прозрачные защитные очки. Как и многие другие ученые, он не придавал особого значения своей одежде. В своей муравьиной лаборатории Фрэнкс появлялся в бесформенной рубашке и брюках цвета хаки, и это не ускользнуло от внимания студентов. Один из них даже написал о Фрэнксе песню в стиле рэп, начинавшуюся так:

Фрэнкс рассказал мне о песне, во-первых, потому, что она его очень развеселила, а во-вторых, потому, что в ней раскрывалась сущность его исследований: «Их больше, чем сумма их составляющих».

– Это не просто слова, – пояснил Фрэнкс, когда ставил для меня эксперимент с муравьями в своей лаборатории в Бристольском университете в Англии. – Это определение сложной системы, которая является чем-то большим, чем «сумма их составляющих». Сообщества животных, такие как колонии муравьев, являются сложными системами. Каждый отдельно взятый муравей может показаться слишком простым, однако, работая вместе, они образуют очень сложные сообщества. К тому же они совместно решают проблемы, которые не могут решить самостоятельно, хотя и живут в децентрализованном сообществе. У них нет лидера, и они не имеют представления или четкого плана о том, что они пытаются сделать, – сказал Фрэнкс. – Тогда как им удается сформировать свое сложное сообщество? Именно это я и пытаюсь выяснить в ходе моих экспериментов.

За последние десять лет Фрэнкс провел целый ряд новаторских и спорных исследований, пытаясь узнать, как отдельные муравьи, которые образуют колонию, принимают решения. Проблема принятия коллективных решений – будь то колония муравьев или толпа людей – становится все более актуальной темой для исследования во всех областях, и Фрэнкс как докладчик очень популярен.

Когда необходимо принять решения, муравьи опираются на простые, интуитивные правила (наподобие «правила большого пальца»), которые можно представить в виде набора команд и выполнение которых способствует реализации всей программы. Фрэнкс со своими учениками расшифровал эти правила и свел их к алгоритмам с помощью экспериментов, проводимых в его лаборатории.

Каждый день ученый проводил по нескольку экспериментов. Благодаря большим и высоким окнам в помещении и множеству ярких флуоресцентных ламп ученый сумел убедить муравьев, будто у них бесконечное лето. Даже осенью муравьи в лаборатории Фрэнкса выполняли свою работу, как если бы это был июль. Точно так же вели себя и те, которые бегали передо мной в чашке Петри, даже не подозревая, что их спокойный мирок вот-вот будет нарушен.

– Сейчас вы увидите, что будут делать эти люди, когда их дом разрушится, – сказал Фрэнкс, оторвавшись от муравьев.

Он полез в чашку Петри и ловко смахнул верхнюю часть муравьиного гнезда, которое было больше похоже на «домик» из стекла и кусочков картона. Для крошечных жителей это разрушение напоминало последствия огромного торнадо, который сорвал крышу с их жилища. Внезапно их дом оказался незащищенным, и его обитатели усиленно закопошились, бросившись в первую очередь спасать свою королеву, яйца и личинки. Некоторые муравьи яростно тыкали друг друга своими усиками, в то время как остальные толпились вместе, будто женщины и дети на тонущем корабле. Хотя были и такие, которые, как мне показалось, бросились в панике бежать.

– Нет, – сказал Фрэнкс, – люди точно знают, что нужно делать. В подобных критических ситуациях они следуют определенным правилам.

Я познакомилась с Фрэнксом буквально за час до инцидента с разрушением муравейника. Каждый раз, когда он, говоря о муравьях, называл их «людьми», я думала, не перегибает ли он палку. После недолгих колебаний я прошептала:

– Они – муравьи.

Не поворачивая головы, Фрэнкс сказал:

– Не двигайтесь! Как только мы над ними склонились, мы стали их ориентирами.

Я застыла на месте, но краем глаза увидела, что он улыбается.

– Да, они муравьи, – рассмеялся он. – И я постоянно называю их людьми, потому что для меня они не машины, как считает большинство людей. Большинство также думает, что муравьи глупы, но это не так. У них очень сложное поведение. Хотя они и не говорят, но они очень щедро делятся своими секретами. Это чудесные животные.

Муравьи Фрэнкса были совсем крошечными, размером с печатный дефис, и коричневого цвета. Их научное название – Temnothorax albipennis, но Фрэнкс называл их скалистыми муравьями, потому что в дикой природе они живут в расщелинах между скалами. Они идеально подходили для экспериментов Фрэнкса, потому что охотно меняли свои дома. Если их старое гнездо было разрушено, они отыскивали и вели своих собратьев-муравьев к новому гнезду.

В принципе, все виды муравьев обычно эвакуируют разрушенные гнезда и высылают разведчиков искать место под новое гнездо, но они не всегда используют методы и стратегии скалистых муравьев. Также довольно сложно понять процесс принятия решений у тех видов муравьев, которые живут большими колониями, насчитывающими десятки тысяч или даже сотни миллионов особей.

Как и многие биологи, Фрэнкс впервые обратил внимание на муравьев, да и на животных в целом, когда еще был ребенком. Он вырос в сельской местности в Йоркшире, где его отец позволил ему держать в доме «разнообразную живность, населяющую местный пруд, особенно насекомых, и, конечно, многочисленные колонии муравьев». Последних он хранил на шкафу в своей комнате, где мог постоянно наблюдать за ними и изучать.

– Уже тогда я хотел понять, как сотрудничество отдельных индивидуумов влияет на функционирование целого сообщества, – признался Фрэнкс.

Позже, будучи студентом факультета зоологии в университете Лидса, Фрэнкс наткнулся на книгу Эдварда Уилсона «Общества насекомых».

– Я прочитал ее от корки до корки, – рассказывал Фрэнкс. – И после этого уже не мог себе представить, что буду изучать что-либо другое. У меня не было выбора. Муравьи стали смыслом моей жизни.

Когда я познакомилась с Фрэнксом в 2008 году, он подсчитал, что профессионально занимается изучением муравьев уже более тридцати лет.

Некоторых исследователей муравьев интересует каждый вид муравьев и каждая его разновидность, и они тратят на это все годы своей карьеры, пытаясь узнать как можно больше о 12 500 видах, которые на сегодня известны. Также они пытаются описать и составить каталоги оставшихся 11 000 видов, о которых не так много известно или неизвестно вообще. Но Фрэнкс решил сосредоточиться всего на нескольких видах. Чтобы написать докторскую диссертацию, он провел два года в Панаме, изучая поведение бродячих муравьев во время добывания пищи, и столкнулся с проблемами при проведении экспериментов в условиях дикой природы, когда слишком умные коати (енотовидные плотоядные животные) регулярно разрушали и съедали его тщательно созданные установки для муравьев.

Наконец, в 1980-х годах Фрэнкс, чтобы исследовать, как отдельные муравьи образуют колонии, остановил свой выбор на скалистых муравьях, поскольку считал их идеальным объектом для изучения этого вопроса. Ведь теперь все свои эксперименты он мог проводить в лаборатории, потому что колонии скалистых муравьев были небольшого размера, а их гнезда, созданные в расщелине скалы, легко было имитировать с помощью осколков стекла и кусочков картона.

С тех пор Фрэнкс каждый год собирает по нескольку колоний муравьев с помощью так называемого «пылесоса» – устройства, которое энтомологи используют для всасывания насекомых в стеклянную колбу через резиновую трубку. «Мы собираем муравьев рано утром, до того, как они начинают просыпаться, поэтому нам удается собрать целые колонии», – рассказывает ученый.

Своих крошечных пленных Фрэнкс приносит в лабораторию. На двери висит небольшая белая прямоугольная табличка, на которой черными буквами написано: «Муравьиная лаборатория». Само помещение очень похоже на пещеру с высоким сводчатым потолком и длинными черными столами с раковинами – как в химической лаборатории, каковой она изначально и была. Звуки здесь разлетаются громким эхом, вот только в муравьиной лаборатории было тихо, как в библиотеке. За столами четыре аспиранта Фрэнкса (три молодые девушки и один юноша) заносили данные о муравьях в свои компьютеры. Фрэнкс представил меня, но студенты едва подняли глаза и снова склонились над своими проектами. Между студентами и их экспериментальными установками на столе размещались десятки чашек Петри размером с футляр для СD. В каждой из них находился свой отдельный мир, состоящий из домика, сделанного из стекла и картона, и колонии из приблизительно двухсот особей муравьев.

– У меня здесь все муравьиное сообщество в полном составе, – сказал Фрэнкс, показывая на содержимое каждой чашки Петри. Он замолчал на секунду, чтобы я смогла осознать этот факт. – Если вы изучаете обезьян или птиц в лаборатории, – добавил он, – у вас есть только часть их популяции. У вас нет всех, каждого индивида их сообщества.

Как правило, только биологи, изучающие животных в дикой природе, имеют возможность наблюдать за целыми сообществами, хотя исследователи сделали много открытий, наблюдая за колониями птиц, рыб, шимпанзе и других видов, живущих в неволе. Тем не менее неважно, где проводят исследования – в дикой природе или в лаборатории. Знания о каждой особи являются ключом к разгадке и пониманию, как и почему животные ведут себя так, как они себя ведут. Нам сложно отличить животных друг от друга, но ученые выявили индивидуальные особенности, уникальные для каждой особи. Каждый африканский лев, например, имеет свою собственную структуру пятен на морде, нижняя часть хвоста горбатого кита имеет уникальную черно-белую окраску, а слонов можно идентифицировать по дырам и надрывам на краях ушей.

У муравьев же нет таких очевидных отличительных признаков, хотя ученые утверждают, что некоторые виды муравьев способны распознавать представителей своего вида.

– Химические запахи – феромоны – муравьи используют для взаимодействия друг с другом, – пояснил Фрэнкс. С помощью рецепторов обоняния на усиках они могут определить, является ли другой муравей другом или врагом, оповестить о нападении, позвать новичков, а также рассказать о добыче. А еще запах помогает им помечать свою территорию: слегка касаясь брюшком земли и выделяя из желез феромоны, муравьи оставляют при этом след для своих сестер.

Небольшое примечание для читателей: в колонии муравьев, как правило, рабочие муравьи – это самки, и все они дочери королевы. Работа последней – размножение. Поэтому, вместо того чтобы размножаться, рабочие самки кормят свою королеву и помогают воспитывать ее потомство. Королева также производит на свет крылатых самцов – дронов, но они никогда не работают. О них также заботятся рабочие самки до начала нового сезона спаривания, когда те улетают. Они потом спариваются с крылатой королевой, которая хранит сперму одного или нескольких самцов в своем репродуктивном тракте, а затем находит подходящее место для создания новой колонии. Там она сбрасывает крылья и начинает откладывать яйца, которые вскоре превращаются в рабочих самок. (Самцы умирают вскоре после спаривания.) Большинство видов муравьев не распознают оставленный ими пахучий след как свой собственный, однако скалистые муравьи по неясным пока нам причинам могут отличить свои пахучие метки от запаха своих собратьев.

Конечно, мы не можем услышать их запахи и, когда смотрим на колонию, просто видим муравьев, которые выглядят абсолютно одинаково. Муравьи такого размера, как те, с которыми работает Фрэнкс, кажутся на первый взгляд не более чем спешащими куда-то коричневыми знаками препинания. Фрэнкс решил наделить их индивидуальностью, раскрасив их головы, грудные клетки и брюшко в разные цвета. «Это довольно трудоемкий процесс, – признался он. – И у меня обычно уходит десять часов, чтобы разрисовать всю колонию». Он сделал паузу, думая о множестве еще не раскрашенных колоний, которые стояли на столах в лаборатории. «На самом деле это ужасная работа, – покачал головой Фрэнкс, когда я спросила его, сколько всего муравьев он раскрасил на протяжении всех этих лет. – Их было слишком много». И хотя его ученики теперь взвалили на свои плечи большую часть этой работы, Фрэнкс иногда все же раскрашивает некоторые колонии.

Позже утром он показал мне, как надо раскрашивать муравья. Он взял щипцы из нержавеющей стали, которые были очень тонкими и гибкими, чтобы не поранить муравьев, затем осторожно поднял одного, взяв его чуть ниже грудной клетки. Он ловко засунул его голову в узкую щель в кусочке поролона, помещенного под микроскопом. Чтобы муравей не извивался, подул на него двуокисью углерода, который на время его усыпил, а затем тоненькой кисточкой размером в человеческую ресницу нанес крошечную каплю краски на его брюшко. «Мы же не хотим, чтобы краска попала ему в глаза или на усики, – сказал он, – и мы не хотим залить краской все его тело. Нам нужно нанести совсем немного краски. Чтобы у нас получился… восклицательный знак», – уточнил Фрэнкс, дорисовывая.

Каждый муравей в колонии был покрыт уникальным рисунком в виде четырех оттенков краски. Таким образом, у одного муравья могла быть ярко-синяя точка на голове, белая и красная точки на брюшке и лимонно-желтая на грудной клетке, а у другого муравья могла быть зеленая точка на голове, синяя и желтая на брюшке и красная точка – на груди. Когда все раскрашенные муравьи находятся в чашках Петри, они похожи на крошечные эмалированные бисеринки, целенаправленно ползающие по чашке.

Прежде чем разрушить дом муравьев, Фрэнкс вручил мне увеличительное стекло, через которое я наблюдала, как раскрашенные насекомые возились в стенах своего дома. Затем Фрэнкс разбросал немного песка и положил несколько тушек плодовых мушек (по сравнению с муравьями они были похожи на огромных мамонтов) и крошечные, кукольного размера, алюминиевые блюдца с водой и медом в качестве провизии. Под увеличительным стеклом раскрашенные муравьи уже не очень были похожи на бисеринки, а больше напоминали актеров эпохи королевы Елизаветы или придворных, разодетых в модные панталоны и забавные головные уборы. Они бегали в своем миниатюрном мире, где даже песчинки казались огромными, собирая запасы и объединяясь, чтобы занести свои находки в гнездо.

– Если бы у них не было этих маленьких опознавательных пятен краски, мы не смогли бы идентифицировать их как индивидуумов, – сказал Фрэнкс. – Благодаря разным цветам и узорам мы начинаем воспринимать их совсем иначе, и это очень интригует. Мы, люди, реагируем совсем по-другому, когда воспринимаем животных как индивидуумов.

Никто в его лаборатории еще не придумал имя ни одному из муравьев (хотя некоторые из его учеников считают, что в колониях есть личности, поскольку в одних гнездах муравьи работают очень быстро, в то время как в других колониях насекомые ведут себя менее уверенно). Но – и это ключ к успеху Фрэнкса в расшифровке поведения его муравьев – только после того, как он раскрасил муравьев, они стали для него «людьми».

– Вы не воспринимаете их уже как колонию, как некий единый суперорганизм, – пояснил он, – и начинаете думать: «Ну и что эти индивидуумы делают?» Мы знаем, что каждый из них принимает свои собственные решения, что у них не существует централизованного руководства. Нераскрашенные колонии остаются для нас «черным ящиком», – добавил Фрэнкс, – в который мы не можем заглянуть и не можем понять. Хотя и ясно, что члены колонии общаются друг с другом и оценивают вклад каждого в группу, мы, однако, не имеем понятия, как они этого добиваются. Но колония раскрашенных муравьев уже больше не является тайной за семью печатями, потому что каждый муравей – это индивидуум, а его действия и решения отслеживаются и записываются.

Так как Фрэнкс не этолог, его не интересует обычное поведение муравьев. Он хочет понять, как они решают проблемы, например как они будут вести себя, если их гнездо разрушено. Он называет эти эксперименты «заданиями».

Как, например, отреагируют муравьи, если услышат запах вражеской колонии возле своего гнезда или если начнется буря, созданная электрическим вентилятором? Покинут ли муравьи сразу же свое гнездо, чтобы перебраться в новый дом? Что они будут делать, если их старое гнездо окажется лучше, чем любой другой дом, который они смогут найти? Уйдут ли они из своего гнезда, несмотря на разрушения? И если у них нет лидера, как муравьи смогут принять коллективное решение?

В зависимости от эксперимента Фрэнкс предоставляет муравьям одно или несколько новых гнезд, в которые они могут перебраться. Затем он наблюдает и записывает поведение муравьев, пока они покидают свое старое гнездо, ищут и выбирают новое и восстанавливают колонию. «Уничтожив их старое гнездо в этом эксперименте, мы практически разрушили колонию, чтобы позже наблюдать, как они формируют ее снова», – отмечает Фрэнкс. Проделав этот эксперимент много раз с большим количеством колоний, Фрэнкс может точно сказать, какие решения принимают скалистые муравьи, когда сталкиваются с теми проблемами, с которыми они часто сталкиваются в природе.

Я пришла в лабораторию Фрэнкса, потому что в ходе проведения своих экспериментов он обнаружил, что его скалистые муравьи способны обучать друг друга. Более того, он и его соавтор Том Ричардсон утверждали, что их муравьи были «первыми животными, не людьми», которых можно было квалифицировать как учителей. Утверждать, что муравей размером с булавочную головку может научить чему-то, было так же смело, как идея Коперника, что Земля не является центром Вселенной.

Конечно, мне проще представить исследователя, который проводит учебные эксперименты с крысами, так как их скелетная система больше похожа на нашу, чем с шестиногими насекомыми. Тем не менее идея Фрэнкса об интерактивном обучении у муравьев кажется мне вполне реальной. К тому же результаты многочисленных исследований за последние десятилетия подтверждают невероятные когнитивные способности насекомых. Ученые выявили, например, что общественные осы узнают друг друга в лицо, а самки полевых сверчков помнят песни самцов в период ухаживания и используют эту социальную информацию при выборе партнера. Пчелы могут классифицировать предметы в зависимости от того, насколько они одинаковые или разные, а это означает, что они могут оперировать абстрактными понятиями. Также пчелы способны различать лица людей. Моль помнит, что она ела, когда была гусеницей, а некоторые виды муравьев имеют понятие о смерти и с возрастом меняют тип своей работы. Плодовые мушки продолжают демонстрировать хаотичное поведение даже после того, как их лишают притока всех сенсорных импульсов, и ученые пришли к выводу, что мухи обладают зачатками свободной воли. Также ученые выяснили, что среди сверчков, водомерок, палаточных гусениц, плодовых мушек и, несомненно, многих других видов насекомых встречаются личности. А это, в свою очередь, означает, что некоторые из них ведут себя смелее, чем другие.

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».

Через время еще несколько муравьев-разведчиков оказались на мосту, при этом каждый из них оставлял свой отличительный химический след и, как считает Фрэнкс, запоминал близлежащие ориентиры. «Их глаза расположены на верхней части головы, и они видят то, что находится сверху и по бокам от них, – утверждал ученый. – Они запоминают любой вертикальный ориентир, как и мы с вами. Мы также используем шпиль церкви или другой высокий ориентир, чтобы запомнить дорогу. В дикой же природе им приходится запоминать различия между травинками и кустарниками, которые возвышаются над их головами, как и человеку, когда он ищет дорогу в лесу».

Уже через пять минут после разрушения дома один разведчик нашел новый дом, а еще через минуту – широкий, как мышиная нора, вход. Он, не колеблясь, переступил порог и исчез из нашего поля зрения. Фрэнкс одобрительно кивнул.

«Сейчас он проверит, достаточно ли хорош этот дом», – сказал он. Другой разведчик также обнаружил новое гнездо и вход и забежал внутрь. Вскоре после этого появился первый и, не останавливаясь, поспешил обратно через «Мост Миллениум» в свой старый дом. По дороге он встретил другого рабочего муравья, и они коснулись друг друга своими усиками. Разведчик направился к новому гнезду, а рабочий пошел следом за ним. «Разведчик показывает ему дорогу к новому гнезду», – пояснил Фрэнкс.

Пара муравьев начала делать то, что исследователи муравьев называют «бег в тандеме», то есть выполнять задачу для двоих[7]. Они медленно двигались по мосту, при этом лидер делал несколько неторопливых шагов и останавливался, чтобы подождать рабочего. Все происходило очень медленно, но в итоге пара добралась до нового гнезда, и рабочий вошел внутрь, но только для того, чтобы осмотреться. Его «учитель» сразу же поспешил обратно в свой старый дом, и этот второй муравей так же быстро последовал за ним. Вскоре они снова бежали в тандеме, но уже каждый из них с новым партнером, показывая другим муравьям дорогу в новый дом. По словам Фрэнкса, «так должно было продолжаться до тех пор, пока достаточное количество муравьев не узнает дорогу в новый дом».

После того как рабочие изучили маршрут, они начинают переносить в новое гнездо королеву, личинки и яйца, а также приводят оставшихся муравьев, как правило, еще молодых особей. «Этот процесс происходит раза в три быстрее, чем бег в тандеме, – утверждал Фрэнкс, – но переносить они начинают только тогда, когда наберется определенное количество муравьев, знающих, где находится новое гнездо».

Чтобы перенести другого муравья, рабочий хватает его за челюсти и забрасывает на спину, а затем бежит к новому дому, как ни в чем не бывало. Муравей, которого несут, смотрит вниз; а значит, не видит возвышающихся ориентиров и, соответственно, не может запомнить дорогу от старого дома к новому. Вместо этого он помогает обустраиваться внутри нового дома, размещая личинки и яйца в таком же порядке, в котором они лежали в старом гнезде. «Этот дом теперь точная копия их старого дома, – сказал Фрэнкс. – Всё должно быть на своих местах».

Пока переезд муравьев шел полным ходом (им понадобилось три часа, чтобы полностью переселиться), Фрэнкс предложил посмотреть, как проходит бег в тандеме, крупным планом на его рабочем компьютере. Он записывал на видео каждый эксперимент, а затем неоднократно просматривал записи, чтобы изучать и анализировать поведение каждого муравья.

Когда на экране компьютера появились увеличенные муравьи, я смогла увидеть, что Фрэнкс называл обучением. Он выбрал несколько записей бега в тандеме и, пока я смотрела, объяснял мне, что делали два муравья во время их путешествия.

– Смотрите, лидер идет очень медленно. Он не двинется с места, пока его ученик не дотронется усиком до его ноги и брюшка. У лидера на этом видео была белая точка на брюшке, а его ученик был отмечен красным цветом. В своих заметках я назвал их «УБ» и «УК», т. е. Учитель Белый и Ученик Красный.

Фрэнкс пояснил, что Ученик Красный не просто идет по химическому следу своего учителя к новому гнезду, а еще и запоминает ориентиры вдоль дороги. Вот почему он двигался так медленно, останавливаясь и качая головой, как корова, влево и вправо, как будто что-то искал.

– Он запоминает ориентиры, – сказал Фрэнкс и добавил: – Мы пока еще не знаем, насколько они зависят от визуальных ориентиров по сравнению с другими сигналами навигации, но не исключено, что муравьи используют и то и другое[8].

После того как Ученик Красный запомнил пройденный отрезок пути, он постучал своими усиками по ногам Учителя Белого, который в ответ сделал несколько шагов вперед и снова остановился. И пока ученик не стучал снова по ноге Учителя, тот не двигался с места.

– А теперь самое удивительное, – сказал Фрэнкс. – Смотрите, что делает лидер, когда ученик не стучит больше по его ноге.

Учитель Белый ждал почти тридцать секунд, пока его ученик стоял позади.

– Его ученик заблудился, – пояснил Фрэнкс. – Он не запомнил эту часть пути.

Когда я посмотрела на экран, то увидела, что Фрэнкс был прав. Потерявшийся муравей потирал свои усики передними лапами, крутил головой из стороны в сторону, делал неуверенные шаги и, несомненно, выглядел так, будто… действительно потерялся.

А Учитель Белый, как любой хороший учитель, терпеливо ждал, пока Ученик Красный догонит его и запомнит этот участок дороги. Затем пара возобновила свой путь. Именно поэтому бег в тандеме между двумя гнездами длился так долго. Хотя на самом деле это сложно было назвать «бегом». Это было больше похоже на запоминание урока при ходьбе (например, одновременно ходить и запоминать небоскребы Нижнего Манхэттена) вместе с учителем, который следит, насколько успешно ученик справляется со своим заданием.

По мнению Фрэнкса, лидер муравьев в этом беге в тандеме вел себя так же, как и гипотетический учитель из определения. Именно лидер менял свое поведение, и только тогда, когда он находил новое гнездо или еду, о которой нужно было сообщить его соплеменникам, он выделял специальный феромон, говорящий им о том, чтобы они шли следом. При этом медленно он двигался только тогда, когда следом за ним шел другой муравей. Учитель терпеливо тратил свое время на Ученика, хотя он мог бы перемещаться между двумя гнездами гораздо быстрее, без ученика на хвосте, и оставить того на произвол судьбы. Также Учитель проявлял чуткость к своему ученику и ждал минуту или больше, пока ученик не просигналит: «Я запомнил это».

– Муравьи способны обучать и обучаться, – сказал Фрэнкс, внимательно посмотрев на меня. При этом он приподнял слегка подбородок и сильно сжал губы – это было одно из тех «особых выражений лица человека», которое описал Дарвин в своей книге «Выражение эмоций у животных и человека». Фрэнкс гордился своими муравьями.

Ранее, когда мы наблюдали за муравьями, активно занимавшимися перемещением своей колонии в новое гнездо, он сказал, что «действительно любуется ими, потому что они очень целеустремленные и решительно настроены, чтобы выполнить свою работу. Это очень похоже на то, когда видишь человека, которому необходимо преодолеть множество трудностей и который с этим справляется. В этом есть что-то, достойное восхищения».

Восхищение Фрэнкса и его привязанность к муравьям не позволяют ему выбросить ни одну из его старых колоний («Признаюсь, я немного сентиментален, и мне очень сложно расставаться с ними»), хотя для многих экспериментов необходимо использовать новые колонии. Поэтому он со своей женой, исследовательницей муравьев Анной Сендовой-Фрэнкс, аккуратно складывают чашки Петри с муравьями в коробки из-под обуви и уносят их домой. Они хранят колонии у себя в гараже и ухаживают за ними, пополняя запасы их продовольствия и воды. В их гараже сейчас находится так много коробок с муравьями, что Фрэнкс сказал, краснея:

– Мы уже больше не можем ставить туда наш автомобиль. Но мне нравится, что муравьи живут с нами.

Даже находясь в гараже Фрэнкса, муравьи продолжали открывать ему свои тайны. Фрэнкс с женой обнаружили, что рабочие муравьи могут жить до шести лет, а королевы гораздо дольше. И на основе этого открытия Фрэнкс со своими студентами разработали новые эксперименты, чтобы исследовать вопрос о том, откуда муравей знает, что он должен делать на разных этапах своей жизни. Может ли молодой, неопытный (так называется недавно вылупившаяся особь) муравей вести бег в тандеме? Должен ли он изначально поучаствовать в одном из них или сможет справиться с заданием самостоятельно, если все старые муравьи ушли? Какое поведение является инстинктивным, то есть под влиянием генов, а какое – приобретенным?

– У нас еще много вопросов, – признался Фрэнкс, – и мы продолжаем искать на них ответы.

Дискуссия на тему открытия Фрэнкса способности у муравьев обучать продолжается до сих пор. Некоторые исследователи утверждают, что муравьи не обучают, поскольку они не улучшают навыков своих учеников; другие уверены, что муравьи просто передают информацию, как это делаем мы, когда рассказываем кому-нибудь о местоположении хорошего ресторана. Но есть и такие, кто считает, что лучше всего будет просто усовершенствовать определение понятия обучения, добавив к тому, что было, что-то новое. Согласно этому новому определению учитель должен будет оценивать уровень знания и незнания ученика, т. е. то, что чрезвычайно трудно определить без умения говорить. Такое узкое определение автоматически исключит из процесса обучения муравьев и всех других животных, кроме людей. «Подобная реакция весьма печальна и очень разочаровывает, – считает Фрэнкс, – особенно если учесть, что это новое определение будет заводить все исследования в тупик». В подготовленной вместе с Ричардсоном статье исследователь утверждает, что «некоторые ученые, призывающие внести изменения в определение обучения, стремятся навязать свое понимание особенностей данного процесса, которые характерны при обучении людей». По мнению авторов статьи, «наше понимание обучения позволяет сосредоточить внимание на основных сходствах среди различных видов животных, которые могут совершать нечто, похожее на обучение». Такой подход позволил бы исследователям «не рассматривать наиболее экзотические, крайние случаи [обучения], т. е. обучение у людей, как единственно возможный вариант».

Но не все ученые негативно отреагировали на исследования Фрэнкса. Многих его открытие вдохновило.

Когнитивный биолог Кевин Лаланд из университета Сент-Эндрюс в Шотландии и другие утверждают, что определение 1992 года, на основе которого Фрэнкс сделал открытие, что муравьи способны обучать, остается лучшим для оценивания данных способностей у других видов. По мнению Лаланда, если составить список всех видов, которые способны обучать или выполнять нечто подобное, как написано в этом определении, можно узнать много больше. Когда он и его коллеги составили такой список, «мы получили очень странный результат: способности к обучению были у муравьев, пчел, кошек, сурикатов [социальные хищники размером с белку, обитающие в пустыне Калахари в Южной Африке], пестрых болтунов [социальные птицы размером с голубя, также из Калахари] и даже у кур».

Получившийся список обрадовал бы самого Дарвина, поскольку из него следует, что способности к обучению у разных видов развивались независимо, а значит, утверждение, что более высокие когнитивные навыки должны развиваться последовательно, вверх по эволюционной лестнице – от низших к высшим видам, неверно. И тогда появляются новые вопросы, которые делают обучение предметом для дальнейших научных исследований. Что есть у этих животных общего, что побуждает их заниматься чем-то, похожим на обучение? Влияют ли определенные типы поведения или образ жизни на развитие этой способности? Лаланд считает, что влияет, и подчеркивает, что все эти виды социальны и живут в тесно связанных между собой семьях, где социальное обучение происходит иногда случайно, а иногда посредством имитации и коучинга.

Например, чтобы выжить в сухой пустыне Калахари, детеныши сурикатов должны научиться ловить, убивать и есть ядовитых скорпионов. Без помощи взрослого первая добыча любого детеныша легко станет и его последней, так как он может умереть от укуса скорпиона. Чтобы малыш не пострадал, взрослый сурикат откусывает у скорпиона хвост и вытирает бесхвостое тело о песок, чтобы удалить остатки яда. Затем взрослый дает живую, но уже безопасную еду детенышу, который может поиграть со своим ужином, не пострадав при этом. Когда детеныши подрастают, взрослые подбрасывают им скорпионов, подготавливая малышей к тому, чтобы они постепенно привыкали бороться со своей добычей.

– Это, пожалуй, самый лучший пример обучения, который был зафиксирован на сегодняшний день, – признается Лаланд. – Мы не должны думать, что процесс обучения у других животных будет таким же точно, как у нас, у людей, – предупреждает ученый. – Но мы не должны удивляться, обнаружив некоторые его формы в мире животных, будь то подражание, или коучинг, или передача информации.

Даже у муравьев размером с печатный дефис.

В день моего отъезда Фрэнкс снова говорил о своих муравьях и об обучении в целом.

Когда я зашла в лабораторию, Фрэнкс наблюдал за новым экспериментом, который он проводил с одной из своих аспиранток, Элизабет Франклин. Она при помощи тоненькой кисточки вымела всех старейшин из колонии, оставив только молодых муравьев, которые никогда не бегали в тандеме. Как оказалось, некоторые как будто знали, что надо делать, и вели муравьев к новому гнезду; другие слишком торопились и забывали своих медлительных учеников позади, но были и такие, которые просто решили, что самое время переносить своих собратьев. Фрэнкс присел на корточки рядом с чашкой Петри, подперев голову руками, и не сводил глаз с муравьев. Он посмеивался.

– Иногда они выглядят такими целеустремленными. Посмотрите на него, – сказал он, показывая на муравья, который бежал обратно к разрушенному дому. – Он привел одного муравья в новое гнездо и теперь вернулся, чтобы привести второго. Кажется, что они получают удовольствие, когда у них что-то выходит.

Фрэнкс замолчал на мгновение, продолжая наблюдать за своими любимцами. Затем он снова посмотрел на меня.

– Я бы никогда не сказал, что эти муравьи способны мыслить, – произнес он, приподнимая брови и пытаясь таким образом подчеркнуть свои слова. – Но меня очень интригует, что во многих ситуациях они ведут себя так, будто думают, то есть как если бы они сознательно размышляли над своими действиями и знали, зачем они это делают. Благодаря муравьям я понял, что очень сложное поведение не обязательно должно предполагать мысли, или язык, или теорию разума, т. е. способность понять, что другой человек думает или чувствует. Они как будто предупреждают нас задуматься о наших собственных мыслительных процессах, – продолжал Фрэнкс. – И вообще, может ли так оказаться, что, как и у муравьев, в наших головах есть алгоритмы, следуя которым мы просто думаем, что можем думать?

Это была унизительная мысль. Неужели наш мозг действительно работает на более высоком когнитивном уровне или мы просто думаем так, потому что у нас больше инстинктов, опыта и воспоминаний и мы способны обдумывать и анализировать то, что мы только что сделали?

«Муравьиные колонии представляют собой единый разум», – написал исследователь Дуглас Хофштадтер около тридцати лет назад в своей книге Godel, Escher, Bach: An Eternal Golden Braid («Гёдель, Эшер, Бах: эта бесконечная гирлянда»). Он отметил, что форма более высокого уровня интеллекта возникает как в колонии муравьев, так и в мозгу, и состоит из группы отдельных «бессловесных» существ – муравьев и нейронов. Неужели муравьи и нейроны действительно так похожи? Процитировав слова Хофштадтера в своей новой книге Honeybee Democracy, социобиолог насекомых Томас Сили предположил, что «возможно, одни и те же основные схемы принятия решений развились независимо друг от друга, как в мозге приматов, так и в мозге роя пчел [и в колонии муравьев]». И если это так, продолжает он, тогда можно говорить о «невероятном сходстве… двух физически различных форм «думающих машин» – мозга, состоящего из нейронов, и роя, состоящего из пчел».

Но мозг позвоночных, состоящий из нейронов, определенно выполняет нечто большее, чем рой пчел или колония муравьев. Во время принятия решений он прежде всего должен согласовывать и объединять эти неуловимые ощущения, которые мы называем эмоциями. Почему это происходит? Как они могут помочь животному думать и находить оптимальные решения?

Настало время навестить некоторых позвоночных, а также ученых, которые исследуют их разум.