frass[104]). Существует даже технический термин для обозначения химических веществ, которые выделяются одним организмом и обнаруживаются другими видами, извлекающими из этого выгоду, – кайромоны. Но не важно, чем именно руководствуется паразитоидная оса в ходе дистанционного прослушивания сигналов – сладким ароматом фекалий или зовом растения о помощи: главное, что она может сузить свой поиск до конкретного растения, а затем воспользоваться для непосредственного обнаружения добычи другими сигналами вроде вибраций.
Каким образом осы-охотники вроде Ammophila с помощью химических соединений определяют местонахождение добычи, известно хуже. Но вполне вероятно, что они также используют кайромоны, поскольку могли унаследовать тот же самый хемосенсорный механизм от общего с паразитоидами предка. Одним из примеров такого рода являются осы-тифииды, которые охотятся на питающихся травой личинок пластинчатоусых жуков. Эти осы способны ощущать химические вещества, которые выделяет трава, когда ее поедают личинки. Они оказались настолько успешными охотниками на жуков, что их стали использовать в качестве агентов биологического контроля для борьбы с инвазивными популяциями таких жуков, как японский хрущик Popillia japonica и восточный хрущик Anomala orientalis – основными вредителями газонов.
Однако если добыча живет под землей, то такие знаки, как вибрации и химические вещества, полезны для охотника исключительно вблизи, поскольку не распространяются через почву на большие расстояния. Например, осы-тифииды также охотятся на личинок жуков, роющихся под землей, обнаруживая их подземные пиршества по химическим соединениям, которые образуют запах их тела или помета и исходят от личинок и их следов, но они способны обнаружить эти химические сигналы лишь на глубине до двух сантиметров от поверхности почвы. Объекты, лежащие ниже этой границы, скорее всего, окажутся слишком глубоко, чтобы можно было точно определить их расположение[105].
Обонятельные способности ос позволили запатентовать интересное устройство – «осу-ищейку» (Wasp Hound), ручной детектор запахов, который использует сенсорные способности паразитоидных ос, чтобы выявлять взрывчатые вещества вроде тротила, «Семтекса» и пороха, либо запрещенные вещества, такие как кокаин[106]. «Оса-ищейка» работает на «осиной тяге»: внутри детектора находятся крошечные осы-наездники Microplitis croceipes, которые в природе реагируют на химические сигналы в помете своего хозяина, совки Heliothis zea, чтобы определить его местонахождение. В 1980-е годы ученые обнаружили, что самок этой осы можно научить посредством ассоциативного обучения связывать определенный тип молекул с вознаграждением[107] и таким образом распознавать очень специфические запахи, в том числе близкородственных химических соединений.
Осы лучше справляются с работой ищеек, чем собаки, по нескольким причинам. Во-первых, они не устают, как собаки, и поэтому могут работать дольше. Во-вторых, в отличие от собак на ос вряд ли повлияет поведение дрессировщика или кого-либо еще. В случае с собаками это называется «эффектом экспериментатора»: кажется, что животное реагирует на тестовый стимул, хотя на самом деле оно реагирует на находящегося рядом человека. Вполне очевидно, что, если вам нужно с помощью животного узнать, есть ли в пределах досягаемости взрывчатое вещество или опасное химическое соединение, вы хотите, чтобы это животное реагировало исключительно на присутствие или отсутствие химического вещества, а не на тревожное поведение человека, стоящего поблизости.
Самый известный пример эффекта экспериментатора связан с лошадью и ее хозяином, которые прославились в начале 1900-х годов. С тех пор конь Умный Ганс стал хрестоматийным примером в любой книге по психологии. Это не шутка: Умный Ганс был известен своими математическими способностями – он умел считать, складывать, вычитать, делить, умножать, делить дроби, определять время, писать по буквам и даже понимал немецкий язык. Просто невероятно. Его владелец герр Вильгельм фон Остен не мог нарадоваться, он спрашивал Ганса: «Сколько будет шесть плюс шесть?», и конь стучал копытом 12 раз. Герр фон Остен гастролировал с Гансом по Германии, повсюду собирая восхищенные толпы. Такой интеллект у животного, не принадлежащего к приматам (шимпанзе, например, умеют считать), вскоре привлек внимание ученых. Они убедились, что со стороны фон Остена это не был какой-то дешевый трюк: Ганс точно так же давал правильные ответы, если вопросы задавали другие люди, даже когда фон Остена не было рядом.
Но ученые также поняли, что Ганс правильно отвечал только тогда, когда видел человека, задающего вопросы, и (что важно) только тогда, когда этот человек сам знал ответ. Оказалось, что поднятая бровь, возбужденное покачивание ногой, легкий вздох – любой незначительный сигнал от дрессировщика – может заставить Ганса дать желаемый ответ. Так что Ганс действительно был умен: он реагировал на сигналы, которые неосознанно подавал ему стоящий напротив человек, – сигналы настолько слабые, что сам человек даже не подозревал, что они от него исходят. Но Ганс вовсе не был математическим гением, каким его представлял фон Остен: его математические способности были просто отличным примером эффекта экспериментатора[108]. Собаки в равной степени подвержены действию эффекта экспериментатора. Это одна из причин, почему оса-ищейка лучше собаки-ищейки.
Третья причина, по которой паразитоидные осы хорошо подходят для поиска веществ по запаху, заключается в том, что их легко обучать. Когда животных, будь то собака-ищейка или «оса-ищейка», приучают реагировать на раздражитель, у них вырабатывается павловский (или классический) условный рефлекс. Этот вид обучения был открыт русским физиологом Иваном Павловым в 1890-е годы, когда он понял, что может приучить собаку выделять слюну в ответ на звук колокольчика. У собаки нет эволюционной причины для слюноотделения при звоне колокольчика (если только ее волчьи предки не охотились на цирковых медведей). Собака научилась ассоциировать звон с появлением пищи, потому что Павлов начал звонить в маленький колокольчик непосредственно перед тем, как покормить животное. Он соединил врожденную реакцию собаки на пищу (выделение слюны из слюнных желез, которые помогают переваривать пищу) с выученной реакцией на неодушевленный предмет, который был абсолютно бесполезен для собаки (колокольчик).
Все молодые родители учатся использовать эффект Павлова для того, чтобы уложить новорожденного ребенка спать: они соединяют стимул (например, колыбельную или укачивание) с физиологической реакцией (сон). Любой родитель также узнает (методом проб и ошибок), что если он допустит оплошность и случайно запоет колыбельную-стимул во время игры, то чары разрушатся: ребенок не будет под нее засыпать! Это «угасание» обучения: ассоциация между этой колыбельной и сном нарушается. Возможно, вы сами ассоциируете сон с чашкой хорошего травяного чая перед тем, как лечь в кровать, или даже со спреем для подушки с ароматом лаванды.
Ос-наездников, как и собаку-ищейку, можно обучить ассоциировать запахи с вознаграждением. Эволюция дала наездникам все необходимое для ассоциативного обучения, чтобы они могли обновлять и уточнять сигналы, с помощью которых обнаруживают добычу и даже оценивают ее качество. Ученые установили, что эти насекомые способны различать изменения в химических сигналах, испускаемых растениями, которые были поражены гусеницами и подземными мухами, питающимися корнями. Почему это важно? Если растению объедают корни, это может повлиять на качество растения и, возможно, на качество гусениц, которые на нем кормятся. Некоторые виды наездников научились определять, поражены у растения корни или нет, и поэтому данное растение их привлекает. Других, близкородственных перепончатокрылых этот же знак отпугивает[109]. Пока неясно, почему так происходит: эти надземно-подземные взаимодействия изучены не очень хорошо. Но суть здесь в том, что у наездников не просто невероятно хорошо развита хемосенсорная система – они еще и умеют приспосабливать свою реакцию на такие сигналы к обстоятельствам. Такое ассоциативное обучение – более сложная форма эффекта Павлова, что делает их чрезвычайно хорошими насекомыми-ищейками.
«Оса-ищейка» пользуется этими способностями ос. Наездников можно обучить обнаруживать метилбензоат (летучий компонент кокаина) в концентрации до трех частей на миллиард. Они справляются с задачей, даже когда наркотики упакованы в чай – но не в кофе. Кого только не отвлечет запах хорошего кофе! «Оса-ищейка» – это невероятно низкотехнологичный биосенсор: группу обученных насекомых сажают в трубку с отверстием на одном конце. В отверстие закачивается воздух, и если в нем присутствует химическое вещество, на которое наездники были обучены реагировать, то все они сразу устремятся к отверстию. Можно немного усложнить конструкцию, добавив маленькую видеокамеру, подключенную к компьютеру: так удастся оценить плотность скопления насекомых вокруг отверстия и таким образом получить представление о количестве присутствующего химического вещества. Около 15 лет назад «осы-ищейки» вызвали настоящий ажиотаж; сейчас они используются для обнаружения наркотиков, трупов, взрывчатых веществ и даже «запаха хряка» – неприятного запаха и вкуса, присущих свинине, полученной от некастрированных свиней.
Сто лет назад маленькая роющая оса показала Жан-Анри Фабру, как найти спрятавшуюся гусеницу. С тех пор мы узнали многое о невероятных способностях ос-наездников как специалистов-поисковиков. Мы даже научились использовать их удивительные сверхчувства для таких разнообразных целей, как контроль популяций вредителей и борьба с терроризмом и контрабандой наркотиков. Я с сожалением должна заметить, что мы, возможно, вновь разочаровали Жан-Анри, поскольку нам еще многое предстоит узнать о том, как одиночные осы вроде