Тайная история насекомых: три научных открытия из жизни букашек
В осеннем обзоре научных новостей от обозревателя «Сноба» Алексея Алексенко обнаруживаются: светлячки среди динозавров, история цивилизации муравьев и очень умные бабочки.
Вот интересный опыт: присядьте летним днем на пень где-нибудь на лесной опушке и посчитайте, сколько вокруг вас — например, в радиусе трех метров — млекопитающих. Результаты могут слегка различаться, но у меня чаще всего получается «2» — это, собственно, две мои собаки. А теперь сосчитайте насекомых. Это сейчас была шутка, никто не может сосчитать насекомых даже на одном квадратном метре лесной подстилки. Вывод таков: насекомых много. Даже по числу видов их раз этак в тысячу больше, чем нас с собаками, ежами и прочим зверьем, не говоря уже о числе особей. Что бы я о себе ни воображал, я вместе с моими читателями представляю ничтожное меньшинство на огромной планете насекомых. Для них, кстати, эта планета гораздо больше — потому что они мелкие, — и древнее, потому что их эволюционная история минимум вдвое длиннее нашей, млекопитающей.
Между тем насекомых изучает скромное меньшинство биологов (они называются «энтомологами»), и в этой области науки осталось много загадок. Минувшим летом в поле зрения человечества попали еще три такие загадки, о них и пойдет речь.
Мозг на вырост
О бабочках-геликонидах многие знают из учебников зоологии, где эти насекомые фигурируют в историях о мимикрии. Эти бабочки имеют мерзкий вкус или вовсе ядовиты, а потому их окраске стараются подражать другие, вполне вкусные виды. Меньшинство любителей энтомологии знает о другой особенности геликонид: они способны запоминать место, где с ними случилось что-то плохое (к примеру, их поймали), и избегать этих мест в дальнейшей жизни. Это, согласитесь, уже гораздо интереснее: масса мозга бабочки, если это можно назвать мозгом, измеряется миллиграммами, он примерно в 50 000 раз меньше человеческого, и таким мозгом должно быть довольно сложно запоминать что-то такое неприятное и потом носиться с этими воспоминаниями всю жизнь, пусть и не слишком долгую.
Откуда у геликонид такой талант? Вот одна идея: род геликониус, давший название всем геликонидам, отличается всеядностью. Эти бабочки употребляют в пищу и растительный нектар, и пыльцу. Видимо, необходимость ориентироваться в разнообразных пищевых ресурсах и их распределении на местности как раз и заставила геликониусов развить в себе топографические навыки. Вообще-то у насекомых эти задачи решает особый орган мозга — грибовидные тела. Так вот, у геликониуса эти тела сильно увеличены по сравнению с прочими чешуекрылыми.
Разобраться с мозгами геликониуса решили зоологи из Бристоля во главе с профессором Стивеном Монтгомери. Выяснилось вот что: разрастается в мозгах геликониуса не что попало, а так называемые клетки Кеньона, основной тип нейронов грибовидных тел. Притом разрастаются по своеобразной «мозаичной» схеме: некоторые участки сильно увеличены, а другие остались без изменений, но в итоге мозг оказывается большим и вообще выглядит непривычно.
Кто-то может решить, что всё это очень скучно и никому не нужно, но вспомним вот что: некоторое время назад (ничтожно малое в сравнении со временем эволюции геликонид) у еще одного вида тоже изменилось пищевое поведение: вместо зелени он начал употреблять куда более калорийные фрукты. Одновременно с этим у него начал стремительно расти мозг. Этот вид — мы с вами, и к чему привел этот самый рост мозга, всем хорошо известно, а к чему приведет в будущем — страшно даже подумать. Вот потому и любопытно посмотреть на маленькую козявку, с которой вроде бы произошло нечто похожее, хотя никакой цивилизации в итоге не получилось. Просто «мозаично» выросли грибовидные тела, а вместе с тем появились любопытные и хорошо заметные особенности поведения. С людьми такие закономерности прослеживать куда сложнее.
По словам Макса Фарнуорта, участника исследования, «удивительно видеть такой консерватизм анатомии мозга [у насекомых], а затем вдруг наступают очень явные и характерные изменения». Другими словами, удивительные вещи происходили в ходе эволюции в самой гуще гигантского класса насекомых, и это еще только те, о которых энтомологам посчастливилось узнать. То, что эти насекомые не завоевали мир и не поработили всех нас, так это нам еще повезло.
От охоты к земледелию
— Есть ли у муравьев сознание?— Это сложный вопрос. Муравьи демонстрируют изощренное коллективное поведение [...], однако это результат децентрализованных взаимодействий и химических сигналов, а не индивидуального сознания, как мы его понимаем. Муравьиная колония в целом действует как суперорганизм, но при этом неясно, обладают ли индивидуальные муравьи сознанием в человеческом смысле.
Вот такой диалог возник после лекции доктора Теда Шульца. Доктору Шульцу, видите ли, неясно, есть ли у ничтожной букашки сознание в человеческом смысле. При этом Тед Шульц занимает пост куратора отдела муравьев Смитсоновского музея, и из цитаты видно, что уж кто-кто, а он воспринимает муравьев всерьез.
Объект его особого интереса — американские муравьи-листорезы. Эти козявки собирают по южноамериканским джунглям листья и тащат в свои муравейники, но не для того, чтобы съесть. Листья нужны им, чтобы выращивать грибную культуру, а за это благодарный гриб отращивает особую структуру — гонгилидии, или муравьиную кольраби, — которой муравьи и питаются. Зависимость муравьев от гриба совершенно фатальна: если гриб погибнет, это означает гибель муравейника. Муравьиная матка, основывая новую колонию, приносит с собой кусочек грибного мицелия — залог будущего преуспеяния. Но и гриб всецело зависит от муравьев: специалисты по выращиванию гонгилидий не встречаются в природе нигде, кроме муравейников листорезов.
В недавней статье Тед Шульц и его коллеги попытались разобраться, как эволюция насекомых и грибов смогла породить столь изысканный симбиоз. Для этого ученым пришлось восстановить генеалогии разных видов муравьев, практикующих выращивание грибной культуры (таких видов, кстати, существует не менее 250), а также эволюционные отношения самих грибов. И вот какая нарисовалась картина.
Началось всё не от хорошей жизни. 66 млн лет назад, когда в Землю врезался Чиксулубский астероид, хорошей жизни ни у кого особенно и не было. В том числе у растений: интенсивность фотосинтеза на планете резко снизилась на тысячи лет вперед. Однако на обильных останках земной флоры некоторое время пировали грибы. Очевидно, муравьям оставалось воспользоваться ситуацией и дополнить этими грибами свой рацион. Именно тогда, около 66 млн лет назад, и возник симбиоз муравьев и грибов.
А следующий поворот истории произошел в олигоцене, 27 миллионов лет назад, когда климат на Земле становился всё более холодным и сухим. От южноамериканского тропического леса остались лишь островки, разделенные сухой саванной. Муравьи мигрировали по этому негостеприимному ландшафту, нося с собой свою драгоценную грибницу. А грибница в результате оказалась изолированной от своих диких собратьев-грибов, образовав новый вид и став полностью зависимой от хозяев-муравьев. Так возникло муравьиное сельское хозяйство в самом точном человеческом смысле слова.
Кстати, данные Шульца и коллег позволили выяснить, какой вид муравьев — из тех, что не выращивают грибы — является самым близким родственником грибоедов. Оказалось, что эти муравьи хищники. То есть охотники. То есть в истории муравьев произошел переход от охоты к сельскому хозяйству, и случилось это на фоне неблагоприятной перемены климата. Примерно это же, как известно, произошло и в человеческой истории, только гораздо, гораздо позже. «Муравьи одомашнили грибы таким же образом, как люди одомашнили сельскохозяйственные культуры, — говорит Шульц. — Удивительно, что теперь мы можем датировать, когда именно высшие муравьи впервые культивировали высшие грибы».
Он был живой и светился
Наконец, вот наша третья история: в кусочке янтаря нашли жучка. Жучку от роду 99 млн лет, и это не простой жучок, а светлячок. Китайские палеонтологи очень обрадовались светлячку, хоть это и не первый, а уже второй светлячок мелового периода, найденный в бирманском янтаре. Дело в том, что современные светлячки очень разнообразны, их 2500 видов, и их фонарики устроены по-разному. Вот и у мезозойских светлячков — тех двух, что обнаружены в янтаре, — они разные. А значит, сто миллионов лет назад эта разновидность жуков уже вполне сложилась и разделилась по интересам.
Кстати, светлячки мигают для того, чтобы привлечь полового партнера. Видимо, ископаемый светлячок занимался примерно тем же, однако на его антеннах обнаружились специальные органы, используемые жуками для восприятия половых феромонов. У современных светлячков таких органов нет: возможно, за истекшие 99 млн лет светлячки определились с тактикой ухаживания, полностью положившись на световые эффекты.
То есть не то чтобы все это время в жизни светлячков ничего не происходило, однако в нашей части эволюционного древа событий было всё же больше, и они как-то масштабнее. Впрочем, кто-то же должен сотню миллионов лет загадочно мигать в гуще зелени, пробуждая добрые чувства у своих современников, будь то прогуливающиеся представители разумной цивилизации или обычные динозавры.
Автор: Алексей Алексенко