Краткая история насекомых. Шестиногие хозяева планеты
В научных теориях больше всего ценится не способность хорошо объяснять уже известные факты, а способность предсказывать новые. Такие предсказания нередко делаются в физике (вспомним, как Эйнштейн предсказал красное смещение), но иногда это происходит и в биологии – науке, казалось бы, по большей части описательной [309]. Помимо перепончатокрылых, есть только один отряд насекомых, у которых все самки диплоидны, а самцы гаплоидны, – трипсы [310]. Исходя из этого, Гамильтон предположил, что среди трипсов тоже должны существовать эусоциальные виды, и – бинго! – спустя два десятилетия они действительно были открыты. Один из этих видов, обнаруженный на австралийских акациях в 1995 г., был назван в честь самого Гамильтона – Kladothrips hamiltoni. Гапло-диплоидный механизм определения пола характерен также для амброзиевых жуков из трибы Xyleborini. Как я уже говорил, у них тоже выявили эусоциальность. Может быть, Ричард Докинз был недалек от истины, когда назвал гапло-диплоидную модель возникновения эусоциальных насекомых одним из самых грандиозных триумфов теории эгоистичного гена.
И все же биология – это не физика, здесь существует слишком много переменных, чтобы делать однозначные предсказания. Гапло-диплоидия необязательно влечет за собой эусоциальность. Вспомним, что большинство трипсов и перепончатокрылых так и остались одиночными. Гапло-диплоидные белокрылки – мелкие родичи тлей, вредящие растениям, – не демонстрируют даже намеков на общественный образ жизни. Не меньше вопросов вызывает немногочисленность эусоциальных тлей, хотя у этих насекомых есть еще более весомая предпосылка к эусоциальности, чем гапло-диплоидия. В летний период тли размножаются партеногенетически, без спаривания и рекомбинации хромосом. Дочери одной живородящей самки – это клоны, генетически на 100 % идентичные друг другу, точно так же, как отводки одного куста земляники. Муравьи-сестры, напомню, генетически совпадают всего на 75 %. Казалось бы, сам бог велел тлям кооперироваться, но этого почти никогда не происходит. В то же время эусоциальность может возникать и у организмов, чей пол определяется с помощью XY-хромосом, как у нас с вами. Это относится к термитам, а также к голым землекопам и рифовым креветкам. Механизмы наследственности у них точно такие же, как у одиночных видов. Отсюда следует, что для зарождения эусоциальности требуется совпадение множества факторов. Я остановлюсь еще на двух из них: на строении нервной системы и на совместной обороне гнезда.
* * *
Еще Дарвин писал: «Мозг муравья есть одна из самых удивительных в мире совокупностей атомов материи, может быть, еще более удивительная, чем мозг человека» [311]. Его удивляло, как крошечный сгусток нервной ткани размером с четверть булавочной головки контролирует выполнение сложных поведенческих программ, необходимых для жизни в многочисленном коллективе. В этом муравьям, пчелам и другим перепончатокрылым помогают особые парные структуры, расположенные в переднем отделе мозга (протоцеребруме), – так называемые грибовидные тела. Внешний слой грибовидных тел состоит из множества округлых нейронов (клеток Кеньона), от которых в глубину тянутся нервные волокна, на конце разветвляющиеся на дендриты, похожие на пучок корней. Внутренний слой, образованный переплетениями этих дендритов, называется каликсом.
У разных групп насекомых каликс и другие части грибовидных тел устроены по-разному. Например, у чешуйниц и стрекоз каликса нет вовсе, у саранчи он имеет вид цельной полусферы. А вот у медоносной пчелы каликс каждого грибовидного тела разделен на четыре загнутые вверх лопасти, так что в поперечном сечении он напоминает шапку скомороха. Серьезные различия между насекомыми существуют и по числу нейронов в этой области мозга: у некоторых молей в грибовидных телах содержится всего несколько сотен клеток Кеньона, у мушки-дрозофилы – 2500, а у медоносной пчелы – аж 288 000! [312]
Грибовидные тела были открыты в 1850 г. французским натуралистом Феликсом Дюжарденом, и он же обратил внимание на то, что у пчел, ос и муравьев эти структуры гораздо более развиты, чем у остальных изученных им насекомых. Дюжарден поспешил связать наличие укрупненных грибовидных тел с общественным образом жизни, проводя параллели между лопастями каликса у перепончатокрылых и складками неокортекса у млекопитающих. Напомню, неокортекс – это участки коры больших полушарий, отвечающие за рациональное мышление, речь и прочие аспекты когнитивной деятельности человека, без которых жизнь в обществе была бы невозможна. Приматологи показали, что чем больше размер стаи и чем сложнее отношения внутри нее, тем лучше развит неокортекс у данного конкретного вида обезьян.
На этом основании была сформулирована гипотеза социального мозга, которая гласит, что постепенное укрупнение больших полушарий в ходе эволюции приматов было вызвано возрастающей сложностью общественной жизни. Иными словами, неокортекс был нужен нашим предкам, чтобы перед каждым поступком просчитывать возможную реакцию других членов группы: догадается ли об украденном банане A, насколько сильно рассердится B и поддержит ли меня C. Чем многочисленнее группа, тем больше переменных надо принимать во внимание и тем более развитой должна быть мозговая кора. Если это объяснение верно, то обезьяну в человека превратила не трудовая деятельность, как учили классики марксизма, а страсть к интригам. Похожим образом ученые объясняли и эволюцию эусоциальных насекомых: чем более сложную роль те должны были играть в коллективе, тем крупнее у них становились грибовидные тела. Сторонники этого взгляда отмечали, что у рабочих пчел, на которых лежит много обязанностей, относительные размеры грибовидных тел больше, чем у трутней, чья единственная задача – спариться и умереть [313].