Путешествие к муравьям - Берт Хёлльдоблер

Колония эквивалентна единому организму; чтобы понять биологию колониальных видов, нужно исследовать именно эту единицу. Рассмотрим гигантские колонии африканских бродячих муравьёв, которые буквально действуют как единый организм. Если посмотреть на такую колонию издалека и слегка в расфокусе, то муравьи-разведчики покажутся одним целым. Их колонна выглядит как ложноножка гигантской амёбы, растянувшаяся по земле на сотню метров. Вблизи видно, что она состоит из нескольких миллионов рабочих особей, согласованно двигающихся из подземных гнёзд – сложной сети туннелей и пещер. Поначалу зарождающаяся колонна напоминает разворачивающийся лист, а затем становится похожа на дерево, ствол которого произрастает из гнезда, крона становится шириной с небольшой дом, а её части соединяются многочисленными переплетающимися ветвями. У роя нет лидера. Рабочие носятся туда-сюда со средней скоростью 4 сантиметра в секунду. Особи из головного отряда продвигаются на короткое расстояние вперёд, а затем возвращаются обратно в наступающую массу, чтобы уступить дорогу другим продвигающимся бегунам. Колонны насекомых-кормильцев, напоминающие лежащие на земле толстые чёрные веревки, на самом деле являются тёмными реками из сменяющих друг друга муравьёв. Передний рой, двигающийся со скоростью 20 метров в час, покрывает на своём пути всю землю и низкорослую растительность, собирая и убивая почти всех насекомых – а иногда даже змей и других более крупных животных, которые не смогли от него сбежать. Изредка жертвой может стать и ребёнок. Спустя несколько часов направление потока меняется на обратное, и колонна начинает стекаться во входные отверстия гнезда.

Когда мы говорим о колонии бродячих муравьёв или других общественных насекомых как о чём-то большем, нежели тесная агрегация отдельных особей, мы говорим о суперорганизме. Следовательно, напрашивается подробное сравнение между общественными и обычными организмами. Идея – мечта – о суперорганизмах была очень популярна в начале века. Уильям Мортон Уилер и многие его современники неоднократно возвращались к ней в своих трудах. В популярном эссе 1911 года «Колония муравьёв как организм» Уилер утверждал, что колония животных является именно организмом, а вовсе не его аналогом. По его словам, она ведёт себя как целостная единица. Она обладает отличительными свойствами размера, поведения и организации, которые передаются из колонии в колонию и из поколения в поколение. Королева – её репродуктивный орган, а рабочие – мозг, сердце, кишечник и другие структуры. Обмен жидкой пищей между членами колонии равносилен циркуляции крови и лимфы.

Уилер и другие теоретики того времени знали, что они на верном пути. Их мнение оставалось в рамках научной мысли. Лишь немногие поддались мистицизму Мориса Метерлинка и его идеи «духа улья» – трансцендентной силы, каким-то образом исходящей от насекомых, или, возможно, руководящей и управляющей их взаимодействием. Большинство всё же не отошло от очевидных физических параллелей между организмом и колонией.

Но, каким бы продуманным и вдохновляющим ни было это мнение, в конечном итоге оно исчерпало себя. Недочёты подхода, базирующегося прежде всего на аналогии, становились всё очевиднее по мере того, как биологи обнаруживали больше мелких деталей коммуникации и принципов формирования каст, лежащих в основе колониальной организации. К 1960 году выражение «суперорганизм» практически исчезло из словаря ученых.

Однако старые научные идеи никогда не умирают. Подобно мифическому гиганту Антею, они лишь прикасаются к земле, чтобы набраться сил и вновь воскреснуть. Обладая гораздо более широкими знаниями об организмах и колониях, чем всего лишь тридцать лет назад, учёные вернулись к сравнению этих уровней биологической организации – и сделали это с большей глубиной и точностью. Новый диспут имел цель большую, чем просто найти аналогии и порадоваться находке. Целью стало объединение информации о биологии развития и данных, полученных в процессе изучения сообществ животных, что помогло бы раскрыть общие и конкретные принципы биологической организации. Ключевым процессом на уровне организма теперь считался морфогенез, посредством которого клетки меняют свою форму и химический состав и таким образом формируют организм. Ключевой процесс на следующем уровне – социогенез, состоящий из шагов, с помощью которых особи проходят через кастовые и поведенческие изменения для построения общества. Вопрос, представляющий общий интерес для всех биологов, заключается в сходстве между морфогенезом и социогенезом, их общих правилах и алгоритмах. Так как эти общие принципы можно чётко определить, они (справедливо) претендуют на место давно востребованных законов общей биологии.

Очевидно, что муравьиные колонии для учёных представляют далеко не мимолётный интерес. Абсолютные возможности эволюции суперорганизмов, возможно, лучше всего выражают не бродячие муравьи, а столь же впечатляющие муравьи-листорезы рода Atta. Нам известны 15 видов этого рода, встречающиеся лишь в Новом Свете: от Луизианы и Техаса до Аргентины на юге. Наряду с близкородственными Acromyrmex (24 вида из Нового Света), Atta выделяются среди муравьёв тем, что они способны выращивать грибы на свежих растениях, принесённых в гнёзда. Их можно назвать настоящими агрономами. На самом деле такой урожай – не совсем грибы, а нитевидные гифы, напоминающие хлебную плесень. Употребляя столь странную пищу, колонии достигают внушительных размеров и в зрелости состоят из миллионов рабочих. Ежедневно каждая колония может потребить столько же растительности, сколько съедает взрослая корова. Несколько видов, в том числе Atta cephalotes и Atta sexdens, являются основными насекомыми-вредителями Южной и Центральной Америки, уничтожая посевы на миллиарды долларов в год. Но в то же время они – ключевые элементы экосистемы. Они вспахивают и аэрируют огромные площади почвы в лесах и пастбищах и распространяют питательные вещества, необходимые для жизни самых разных организмов, обитающих там.

Листорезы поддерживают своё хозяйство посредством почти чудесной серии маленьких точных шагов, совершаемых в подземных камерах. Все виды следуют одному и тому же базовому жизненному циклу, а технологии передаются из поколения в поколение. Всё начинается с брачных полётов. Некоторые виды, например Atta sexdens, проводят полёты после полудня. Другие, включая Atta texana с юго-запада США, проводят их в темноте ночи. Яростно хлопая крыльями, тяжёлые девственные королевы взлетают в воздух, где спариваются с пятью или более самцами подряд. В полёте каждая королева получает от женихов, которые умрут через день или два, более 200 миллионов сперматозоидов и накапливает их в своей сперматеке. Там они могут храниться неактивными до 14 лет – известной максимальной продолжительности жизни королев – или даже дольше. Один за другим сперматозоиды будут оплодотворять яйцеклетки, выскальзывающие наружу из овариол.

За всю свою продолжительную жизнь королева муравьёв-листорезов может произвести на свет до 150 миллионов дочерей, большинство из которых будут рабочими. По мере развития колонии некоторые из этих дочерей становятся королевами, способными основать собственные колонии. Другие её отпрыски появляются из неоплодотворённых яиц – это самцы, которые проживут короткую жизнь. Самый удивительный процесс начинается, когда недавно оплодотворённая королева закладывает основы для нового гнезда и выращивает свою первую группу рабочих. Она полностью срывает четыре крыла, навсегда приковывая себя к земле. Затем она прорывает в почве вертикальную шахту диаметром 12–15 миллиметров. На глубине примерно 30 сантиметров королева расширяет шахту, образуя комнату шириной в 6 сантиметров. И в конце концов она поселяется в этой камере, чтобы выращивать грибы и вырастить первое потомство.