Эдвард Уилсон - Путешествие к муравьям

Кастовая система муравьёв-листорезов Atta – одна из сложнейших в мире насекомых. На рисунке изображены члены одной колонии Atta laevigata : от маленьких садовников до гигантских солдат. (Рисунок Турида Форсайта.)

Колония листорезов достигает могущества благодаря точно контролируемой траектории жизненных этапов всех особей – от роющихся садовников-лилипутов до гигантских солдат. В первом выводке взрослых, выращенных королевой, нет ни солдат, ни крупных фуражиров – только самые маленькие фуражиры [36] Первые рабочие у многих муравьёв, т. н. минимы, имеют значительно меньшие размеры по сравнению с рабочими последующих поколений, что объясняется их выращиванием за счёт ресурсов тела самки. – Прим. науч. ред . плюс ещё меньшие садовники, необходимые для обработки растительности и выращивания грибов. По мере того как колония приближается к процветанию и её население растёт, размерный диапазон рабочих расширяется и включает в себя всё более крупных особей. Когда население колонии достигает приблизительно ста тысяч, появляются первые полноразмерные солдаты.

В том, как последовательно растут колонии листорезов, Уилсон видел способ проверки концепции суперорганизма. Его внимание было сосредоточено на бедственном положении королевы-основательницы. Она поддерживает саму себя и воспитывает своих первых рабочих, превращая жир тела и мышцы крыльев в энергию. Поскольку её ресурсы быстро истощаются (в течение нескольких недель), она с первой попытки должна создать идеально сбалансированную рабочую силу. У неё нет права на ошибку. Для того, чтобы первый выводок рабочих взял на себя всю сельскохозяйственную работу и принёс пищу для её измученного тела, он должен включать в свои ряды крошечных грибников-садовников, а также несколько особей разных промежуточных размеров, необходимых для формирования сада, выхода из гнезда и срезания листьев.

Если королева не сможет вырастить рабочих особей какого-либо из этих критически важных размеров, её маленькая колония погибнет. Если она вырастит солдата или даже рабочего-фуражира, но большего размера, чем нужно, она истратит так много ресурсов, что не сможет вырастить представителей каст помельче, и в итоге колония погибнет. Уилсон обнаружил, что самые маленькие успешные фуражиры (которые способны прорезать листья обычной толщины) имеют голову шириной 1,6 миллиметра; в более крупных колониях у многих фуражиров головы больше вдвое, и поэтому они в несколько раз тяжелее (и дороже в выращивании), чем необходимо. У садовников же головы минимального размера: 0,8 миллиметра в ширину.

Таким образом, ясно, что должна делать королева: вырастить в своем первом выводке рабочих с размером головы от 0,8 до 1,6 мм, с более или менее равномерным разбросом в размерах между ними. Она должна быть осторожна, чтобы не пропустить ни одну из этих категорий и не превысить лимит в 1,6 миллиметра. Именно это она и делает. Начинающие колонии, вне зависимости от того, выкопаны они в поле или выращены в лаборатории, всегда (по крайней мере, в случаях, изученных Уилсоном) выращивали выводок рабочих с шириной головы, равномерно распределённой от 0,8 до 1,6 миллиметра. Только некоторые королевы создают более крупного рабочего, что является риском для выживания, но всё же не смертельным. В изученной выборке исследования никогда не появлялись крупные рабочие.

Какова природа этого суперорганического контроля? Обусловлен ли он возрастом королевы и колонии, или численностью её населения? Чтобы выяснить это, Уилсон выращивал четыре колонии листорезов в лаборатории в течение трёх-четырёх лет. За это время численность рабочих особей достигла примерно 10 000. Появились крупные фуражиры и даже несколько мелких солдат. Затем он уменьшил колонии, оставив в них чуть более 200 рабочих и подогнав размерные категории так, чтобы относительное число рабочих в каждой из них было таким же, как и в молодой колонии. Таким образом, королева и члены колонии были теперь хронологически старыми, но по размерам и кастовой конфигурации суперорганизм был молодым. Он переродился. Какова будет конфигурация рабочих в следующем их поколении? Будут ли их размеры такими же, как в маленькой колонии, или они будут продолжать расти, как в большой колонии до её «прореживания»?

Ответ: за этим последовала конфигурация маленькой колонии. Другими словами, распределение каст определяется именно размером колонии, а не её возрастом. Экспериментальные колонии в каком-то смысле действительно возрождались, снова начиная путь строго контролируемого роста и дифференциации. Если бы они этого не сделали, они бы не выжили. Причины этой необычайной реакции ещё предстоит изучить.

«Омоложение» колонии листорезов, наряду с экспериментами других исследователей над другими видами, сделало концепцию суперорганизма более обоснованной. Эксперименты подтвердили идею колонии муравьёв как строго регулируемой единицы, целого, которое действительно превосходит части. И наоборот, суперорганизм стимулировал новые формы исследований. В процессе изучения биологической организации колония муравьёв располагает определёнными преимуществами перед обычными организмами. В отличие от организма, колонию можно разбить на меньшие группы, различающиеся по возрасту или размеру. Эти группы можно изучить изолированно, а затем собрать в исходное целое без причинения им вреда. На следующий день – провести вивисекцию той же самой колонии другим способом, затем восстановить её до первоначального состояния, и так далее. Эта процедура имеет огромные преимущества. В первую очередь, это быстро и технически легко по сравнению с аналогичными экспериментами над организмами. Кроме того, обеспечивается своеобразный контроль над экспериментом: многократно используя одну и ту же колонию, исследователи устраняют проблему вариаций, возникающую из-за генетических различий или предшествующего опыта.

Разделение колонии и её воссоединение очень удобно, как если бы мы могли многократно вскрыть (и зашить) человеческую руку без боли или неудобств, чтобы обнаружить идеальную анатомическую структуру. Точнее говоря, эту процедуру мы бы проводили, чтобы узнать, является ли пятипалая рука наилучшим возможным вариантом. Допустим, мы отрезали большой палец (безболезненно), попросили субъекта выполнить разные задания, например написать текст или открыть бутылку, и в конце дня приклеили большой палец назад, чтобы он обрёл свои прежние функции. На следующий день мы могли бы пришить дополнительный палец, и так далее, пока не перебрали бы достаточно много разных вариантов [37] В этих сравнениях помимо откровенного антропоморфизма заложено отрицание принципа индивидуальности и персонализации в семье муравьёв. – Прим. науч. ред . .