В 1958 году Уилсон и двое его коллег решили установить, какие именно вещества, выделяющиеся при разложении, позволяют муравьям распознавать трупы. Это была одна из первых попыток изучить обонятельный код муравьёв, и методы, которые использовали экспериментаторы, были крайне прямолинейными. Прежде всего мы подготовили синтетическое сочетание компонентов, которые, как нам было известно, образуются в трупах насекомых. К счастью, эту химическую тайну ученые уже разгадали. Мы обработали малыми дозами этих веществ клочки бумаги, которые разложили в лабораторных гнёздах муравьёв-жнецов и рыжих муравьёв. Затем мы наблюдали, какие из клочков насекомые относили к отходам. Несколько недель наша лаборатория была наполнена запахами мёртвых тел, включая невыносимую смесь жирных кислот, аминов, индолов и меркаптановой серы. К нашему удивлению, на большинство веществ муравьи совершенно не реагировали – чего нельзя сказать про нас, исследователей. Только длинные цепочки жирных кислот, в особенности олеиновая кислота, или их эфиры, или и то и другое, вызывали искомую реакцию. При этом настоящие тела, очищенные от олеиновой кислоты с помощью растворителя, муравьи оставляли в гнезде, тем самым демонстрируя, что для них неподвижность сама по себе не является признаком смерти.
Следовательно, по мнению рабочих особей, трупом считается только тело, содержащее олеиновую кислоту или похожее вещество. В этом вопросе муравьи весьма категоричны. Их классификация трупов распространяется даже на живых сородичей, которые обладают соответствующим запахом. Когда мы обработали олеиновой кислотой несколько живых особей, те безропотно позволили отнести себя к отходам. Будучи выброшенными, они старались очиститься и возвращались в гнездо – но если они не до конца избавились от запаха, их отвергали снова.
Полевые и лабораторные исследования показали, что, во-первых, муравьи способны быстро и точно классифицировать окружающих, что важно для их социального образа жизни, и, во-вторых, муравьи, чей мозг размером не превышает песчинку (или даже уступает ей), строго следуют ряду простых и действенных правил, чтобы обработать такое количество информации о запахе и вкусе. В результате они почти автоматически реагируют на определённый набор веществ, игнорируя огромное количество признаков, кажущихся человеку очевидными. Это может показаться неожиданным решением с точки зрения эволюции – однако оно прекрасно зарекомендовало себя.
Суперорганизм
На первый взгляд все муравьи кажутся одинаковыми, но лишь по той же причине, по которой и птиц сложно отличить на больших расстояниях. При ближнем – скажем, в пяти сантиметрах от глаз – рассмотрении с помощью ручной лупы около 9500 известных видов муравьёв различаются между собой так же, как слоны, тигры или мыши. Их разнообразие впечатляет – взять хотя бы размер. Целая колония самых маленьких муравьёв, например Brachymyrmex из Южной Америки или Oligomyrmex[33] из Азии, могла бы спокойно поместиться в головной капсуле солдата самого крупного вида – гигантского борнейского муравья-древоточца Camponotus gigas[34].
Размер мозга у муравьёв разнится от одного вида к другому, часто отличаясь в сотни раз. Но значит ли это, что более крупные муравьи умнее остальных или что они как минимум движимы более замысловатым набором инстинктов? Ответ на последний вопрос – да (точных способов измерить ум не существует), но разница минимальна. Количество поведенческих категорий, куда входят такие действия, как груминг, уход за яйцами, прокладывание тропинок и прочее, составляет от 20 до 42 среди тех видов, у которых они были подсчитаны. У самых больших муравьёв таких категорий лишь на 50 % (примерно) больше, чем у самых маленьких. Разницу можно выявить разве что путём многочасовых скрупулёзных наблюдений.
Размеры муравьёв и колоний, которые они формируют, – суперорганизмов – поразительно разнятся. Целая колония Brachymyrmex из Южной Америки, рабочая особь которой выглядывает из-за антенны борнейского муравья-древоточца Dinomyrmex gigas, поместилась бы в голове этого муравья. (Микрофотография, сделанная растровым электронным микроскопом, Эд Селинг.)
В ходе эволюции ёмкость мозга отдельных муравьёв, скорее всего, достигла максимальных пределов. Удивительные достижения муравьёв-портных и других высокоразвитых видов основаны не на сложных действиях отдельных членов колонии, а на совместных действиях их множества. Наблюдение за одним-единственным муравьём – это наблюдение за охотницей посреди поля или маленьким, ничем не выдающимся существом, роющим нору в земле. Один муравей сам по себе приносит только разочарование; это и не муравей вовсе.
Суперорганизм бродячих муравьёв: добывающий корм рой бродячих муравьёв Dorylus в Восточной Африке. (Рисунок Кэтрин Браун-Уинг.)
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