О поразительном уме пчел и беломорском многощетинковом черве в новостях науки.
Умственные подвиги пчёл
Не хотелось бы встретить эту компанию в тёмном переулке. Одни смотрят на меня, сердито насупившись, другие участвуют в потасовке без правил, их крылья и лапы бьются о стенки «тюремной» камеры из прозрачного оргстекла. Все вооружены и, возможно, собираются поднять мятеж. Меня уверили, что их можно быстро умиротворить, предложив им что-нибудь сладкое.
«Чаще всего наши пчёлы настроены дружелюбно и охотно идут на сотрудничество», – говорит Ларс Читтка, в лаборатории которого в Университете королевы Марии (Лондон, Великобритания) я нахожусь. Читтка и его сотрудники обнаружили, что пчёлы поразительно умны: они умеют считать, распознавать символы и решать задачи, с которыми с трудом справляются самые сообразительные млекопитающие. Некоторые даже оказались утончёнными ценителями искусства: их научили распознавать, какая из двух картин принадлежит кисти Моне, а какая – Пикассо. Более того, пчёлы могут правильно оценивать свои собственные способности.
И все эти чудеса интеллекта проделывает мозг величиной с булавочную головку!
Исследовав механизм их необычных умственных способностей, можно понять, как в ходе эволюции возник и развивался разум, и даже узнать кое-что о механизме функционирования мозга человека.
Пчёлы издавна вызывают восхищение. С тех пор как древние египтяне распробовали мёд, обитателей ульев почитали за их трудолюбие и готовность к самопожертвованию. А вот умна ли каждая отдельная пчела? На этот счёт были разные мнения, причём обычно считалось, что сама по себе одна особь – довольно бестолковая шестерёнка сложного механизма по производству мёда. Латинская пословица гласит: «Una apis, nulla apis» («Одна пчела – это не пчела»).
Танцы с кондиционером
Первые догадки о том, насколько пчёлы умны, появились с исследованиями австрийского зоолога Карла фон Фриша, выполненными в 30–50-х годах XX века. Тот заметил, что рабочие пчёлы часто исполняют на сотах странный «виляющий» танец, отдельные па которого указывают направление и расстояние до медоносных растений. На сегодняшний день описан обширный «репертуар» таких танцев. Исследователи их «хореографии», например, обнаружили, что одна рабочая пчела прерывает танец другой ударом по голове, если обнаружила в данном месте опасность – например, паутину (Current Biology, т. 20, с. 310).
Эти трудолюбивые насекомые выполняют некоторые сложные работы «по дому» – весной делают генеральную уборку в улье, «пчёлы-вышибалы» охраняют его, дежуря у входов и не пуская чужих. Более того, эти насекомые настолько умны, что разработали даже подобие кондиционера: когда жарко, они опрыскивают соты водой и работают крылышками, создавая прохладный сквознячок. Добавим также, что пчёлы вычёсывают друг друга.
Всего, по оценкам Читтки, сейчас зарегистрировано более 60 поведенческих ритуалов рабочих пчёл, в том числе шесть разных стилей танца. Это больше, чем у многих млекопитающих
(Current Biology, т. 19, с. R995). У кроликов, например, около 30 различимых поведенческих ритуалов. В репертуаре работяги-бобра их 50, а ведь он строит плотины и запасает на зиму еду! Даже у дельфина-бутылконоса их 120, то есть всего в два раза больше, чем у рабочей пчелы.
И всё же, несмотря на внушительный ассортимент ритуалов, многие зоологи не верили в интеллект пчёл, считая, что их поведение обусловлено жёстко закреплёнными инстинктами, а разумность этих насекомых лишь кажущаяся. В 1962 году фон Фриш говорил: «Мозг пчелы – размером с горчичное семя, он не предназначен для того, чтобы думать». Сейчас появились иные мнения на этот счёт. Читтка и другие исследователи убедились, что пчёлы наделены удивительно гибким интеллектом.
Пчёлы-математики
Исследуя, как они находят дорогу к цветочной поляне, учёный устанавливал между ульем и «пастбищем» несколько натянутых полотен высотой по 3,5 метра каждое. По словам учёного, это больше походило на выставку картин, чем на научный эксперимент. Вскоре он с удивлением обнаружил, что пчёлы умеют считать число ориентиров до места посадки, а не просто определяют пункт назначения по расстоянию. Последующие эксперименты подтвердили его догадку о способности пчёл к счёту: они могут сравнивать количества простых геометрических фигур, если за это их ждёт награда. Например, в одном эксперименте им показали три листика, а затем, чтобы получить награду, они должны были выбрать между двумя или тремя лимонами. Пчёлы справились с заданием на отлично. Умение сравнивать рисунки с разным количеством различных геометрических фигур – очень важное свидетельство того, что пчёлы не просто запоминают общий вид картинки, а понимают числа. Увы, они умеют считать только до четырёх.
А может, пчёлы могут справиться и с другими заданиями на отвлечённые понятия? Мартен Журфа из Тулузского университета (Франция) последние 10 лет искал ответ на данный вопрос, исследуя способность этих насекомых классифицировать различные объекты. «От многих мы слышали, что сошли с ума, но всё же решили попробовать», – говорит он. Для начала Журфа исследовал способность пчёл распознавать симметрию. Те быстро научились находить сладкую приманку под симметричными символами, не заглядывая под асимметричные (Nature, т. 382, с. 458). Затем насекомые освоили различия во взаимных расположениях объектов в пространстве (над – под, справа – слева) и разобрались в понятиях «такое же» и «совсем другое». Оказалось, что пчёлы запросто переносят навык на новые ситуации. Например, если их научили находить одинаковые запахи, они легко находят и одинаковые на вид фигуры (Nature, т. 410, с. 930).
Ещё больше впечатляют результаты, полученные Журфа недавно. Он и его коллега Аврора Аваргэ-Вебер обнаружили, что пчёлы могут совмещать освоенные ими понятия. Например, их научили среди нескольких пар из двух разных фигур находить пары фигур одинакового цветового оттенка и одинакового пространственного расположения (например, одна фигура над другой, а не рядом). По мнению Журфа, это свидетельствует о довольно высоком уровне интеллекта. Он научил пчёл данному трюку с 30-й попытки, тогда как некоторые обезьяны начинали справляться с заданием лишь после нескольких тысяч попыток (PNAS, т. 109, с. 7481)! И это ещё не всё.
Хорошо усвоившие урок пчёлы могут также научиться находить дорогу к приманке в лабиринте, ориентируясь по развешенным в нём изображениям абстрактных фигур. Более того, они способны понять, что одна и та же фигура в разных лабиринтах может означать разные вещи, то есть способны соотносить символ с контекстом (Journal of Comparative Physiology A, т. 181, с. 343).
Пчелиная рефлексия
По мнению многих учёных, исследующих когнитивные способности, высший признак разума – это метакогнитивный анализ, то есть способность к самоанализу и принятию решения о качестве своих собственных умозаключений: знаете ли вы что-то наверняка или это просто ваше интуитивное предположение. Многие считают эту способность основным признаком наличия сознания. Проверить наличие такой способности у животных, которые не умеют разговаривать, – задача нелёгкая. В ходе целого ряда хитро задуманных опытов она была выявлена лишь у небольших групп обезьян и дельфинов. Сейчас получены предварительные доказательства того, что пчелу тоже можно принять в этот «элитарный клуб».
Клинт Перри из Университета Маккуори (Сидней, Австралия) сначала научил пчёл с помощью заданий разной сложности распознавать картинки. Затем он предоставил им возможность не выполнять задание, если те боялись ошибиться. Пчёлы не только охотнее избегали выполнения более сложных заданий, чем простых, но и дольше раздумывали над принятием решения в более сложных случаях. В результате, имея возможность отказаться выполнять какие-то задания, они успешнее справлялись с теми, за которые всё же решили взяться. Это означает, что пчёлы правильно отличали трудные задания от тех, которые им по силам. Такие предварительные результаты Перри представил в 2012 году на X Международном конгрессе по нейроэтологии, состоявшемся в Мэрилендском университете в Колледж-Парке (США). И хотя он пока не опубликовал подробный отчёт об этих опытах, Читтка считает его выводы верными: «Такие результаты наверняка были бы приняты в качестве доказательства метакогнитивных способностей, если бы подопытными животными были позвоночные».
Откуда ум растёт
По мере выявления у пчёл умственных способностей всё более высокого уровня учёные начали задумываться над тем, как и зачем у пчёл в ходе эволюции мог появиться такой высокий интеллект. Некоторые догадки на этот счёт можно сделать, наблюдая за их близкими родственниками. Есть множество свидетельств того, что и их ближайшие сородичи – шмели и муравьи – тоже могут научиться сложным трюкам. У всех этих насекомых особенно велики и сложны грибовидные тела в их мозге – плотные шарики из нейронов, отвечающие за обучение и запоминание. А раз пчёлы и муравьи – социальные насекомые, может быть, эта способность возникла у них в ходе естественного отбора в силу необходимости проживания в больших группах? Однако, судя по результатам одного недавнего исследования, грибовидное тело начало увеличиваться уже 90 миллионов лет назад – причём у ос, которые живут не группами, а поодиночке. От них-то и произошли затем все эти социальные насекомые. Но если так, то пчелиный интеллект, скорее всего, развивался для охотничьих целей, задолго до того как эти насекомые стали жить группами и вести более мирный образ жизни.
Несмотря на величину грибовидного тела, мозг пчелы всё же весьма миниатюрен по сравнению с другими умными представителями фауны – приматами и китообразными.
Мозг человека состоит примерно из 85 миллиардов нервных клеток, а мозг пчелы – менее чем из миллиона, его объём не достигает и одного кубического миллиметра. Как пчёлам хватает этого небольшого ресурса для столь высоких достижений – загадка. Хотя, возможно, и малые размеры имеют свои преимущества: нейроны расположены ближе друг к другу, сигналы быстрее доходят от одного к другому, то есть мозг меньших размеров может быстрее и эффективнее обрабатывать информацию. Кроме того, возможно, на эти сигналы меньше влияют различные помехи, наподобие хрипов, которые иногда слышны в трубке, если телефонная линия не совсем исправна. Шумы особенно вредят при передаче сообщений на большие расстояния, поэтому в мозге крупных размеров нейросигналы цифровые – то есть имеют только 2 состояния – «вкл.» и «выкл». Они более защищены от помех и сбоев в линии. А в миниатюрном мозге насекомого информация, возможно, передаётся в аналоговой форме, за счёт изменений амплитуды сигнала. При этом в силу своей миниатюрности и меньшей чувствительности к помехам мозг всё равно работает надёжно. «Скорость передачи информации при этом гораздо выше», – утверждает Джереми Найвен, нейролог из Сассекского университета в Брайтоне (Великобритания).
Однако увлекаться всё же не стоит. Хотя пчёлы – весьма способные существа, их таланты, по мнению Читтки, довольно поверхностны. Весьма слабое зрение, небольшой объём памяти… И всё же пчёлы могут быть очень полезны в качестве простой модели для исследования процессов мышления.
Эти умные создания, с которыми я познакомился в лаборатории, могут привлечь внимание к тысячам других форм живого интеллекта, прячущимся в садах или ползающих под полом. Это не только ближайшие сородичи пчелы, но и её смертельные враги – пауки, и даже такие вредные создания, как тараканы. Не стоит слишком удивляться тому множеству способностей, которые заключены в миниатюрном мозге.
Дэвид Робсон
Опубликовано в New Scientist, январь-февраль 2013
Фото российского учёного признал Nature
Фотография беломорского многощетинкового червя Nereis pelagica, сделанная руководителем группы подводников Беломорской биологической станции МГУ Александром Семёновым, оказалась среди лучших фотографий 2012 года журнала Nature.
Хищное беспозвоночное представляет собой червя длиной около 25 см и толщиной в палец. Журнал Nature шутливо замечает, что автор фотографии не сообщил им, мучают ли его ночные кошмары, связанные с этим животным.
Другие фотографии и интервью с автором размещены на www.photographyoffice.com.
STRF.ru