Страница 51 из 140
В свое время было сенсацией расшифровка языка пчел.
Когда пчела нашла нечто съедобное, она прилетает обратно в свой улей и сообщает остальным, что и где она нашла. Что она нашла, понятно по тому, что прилипло к ее телу. А где она это нашла — сообщает на языке танца. Во время танца пчела движется по вертикальной поверхности. Она совершает движение, схематически отражающее направление и расстояние до места, куда следует лететь за едой.
Солнце в этой схеме по умолчанию находится сверху. Например, если место кормежки расположено прямо по Солнцу, то пчела ползет вверх и делает такую «восьмерку», как показано на рисунке. Таким образом направление она указала. Если место для питания под углом 60°, то пчела поворачивает восьмерку на 60° (рисунок Ь). Аналогично остальные ситуации. А количеством виляний брюшком она указывает на расстояние. У разных пчел разные диалекты, поэтому у них одно число виляний брюшком показывает разное расстояние. Также пчела может объяснить не только, как лететь по прямой к месту кормежки, но и как облететь, например, гору. Если еда находится рядом с ульем, то пчела выполняет танец, который показан на рисунке слева вверху.
Как же пчела ориентируется на местности, как запоминает ориентиры? Дело в том, что пчелы видят все в поляризованном свете, у них по другому устроено зрительное восприятие, и есть посвященные этому исследования. Интересно знать, что у пчел врожденное владение языком. При жизни они, конечно, совершенствуют свой танец, добавляют новые, свойственные только этому улью элементы танца, но в принципе они изначально могут показать путь к месту, где есть еда. Если взять пчел, говорящих на разных диалектах, то оказывается, они не могут понять друг друга. Возникает вопрос: применяют ли пчелы еще в каких-нибудь ситуациях свой «язык»? Нет. Для остальных ситуаций у пчел хорошо развита система коммуникаций, регулирующая отношения индивида внутри роя, для того, чтобы они делали то, что надо. Но наиболее загадочным и интригующим для ученых была их способность рассказать о том, куда лететь. За работу над расшифровкой языка пчел Карл фон Фриш получил Нобелевскую премию (1973 г.).
Хочется отметить один факт: что у нас, что у пчел общая архитектура нейронов задана наследственно, а не обучением, индивидуальный опыт добавляет то, как они друг с другом соединятся на конечных стадиях. Мы отличаемся от пчел тем, что у нас гораздо большая часть нервных связей наследственно не задана, и на них ложится индивидуальный опыт.
Существуют две причины, почему отдельные независимые индивиды (будь это клетки или гидроидные полипы, или приматы) объединяются в колонию или многоклеточный организм. Это наиболее эффективное использование ресурсов и защита. На примере волков объясним первую причину. Летом волки живут небольшими группами, семьями. Они занимаются тем, что ловят разную живность, например мышей, которых летом много, и вполне успешно способны прокормиться. Но зимой мыши и другие мелкие насекомые прячутся под снегом, и приходится ловить крупных животных — лосей или оленей, например. Тогда волки сбиваются в стаи. Стаи могут осуществлять очень сложные виды загонной охоты, некоторые загоняют, некоторые сидят в засаде. Во время охоты волки обмениваются между собой вокальными сигналами, координируя таким образом свои действия. То есть здесь мы сталкиваемся с ситуацией, аналогичной поведению Dictyostelium'a, который часть времени проводит как одноклеточное, а часть времени — как коллектив одноклеточных, объединяющихся в единый организм.
Очень интересен образ жизни приматов. На картинке представлен детеныш шимпанзе бонобо. Как уже говорилось на первых лекциях, шимпанзе бывает двух видов: обыкновенный и бонобо, они разделились примерно 2 млн. лет назад. И тот и другой виды равно близки к человеку. Эти виды очень похожи по образу жизни. Живут они в разных зонах, хотя ареалы их расселения перекрываются.
Шимпанзе живут отдельными группами, которые включают в себя несколько десятков особей, они ведут образ жизни охотников-собирателей, питаются они растениями, мелкими животными, объединяются в группы для охоты, несколько молодых самцов способны поймать мелкую добычу и съесть, также они едят муравьев, термитов, и используют орудия для того, чтобы их ловить. Например, для того, чтобы достать термитов, они разжевывают веточку, опускают в термитник, там на нее налипают термиты, и шимпанзе вынимает веточку и снимает их с нее губами. Для того, чтобы достать воду, они способны использовать губку из травы. Они могут разбивать орехи двумя камнями, один из которых — прототип молота, второй — наковальни. В группе существует достаточно строгая иерархия: есть лидирующий самец. Лидер выбирается не по силе и агрессивности, как раньше думали, а по способности к образованию максимального числа дружеских связей и способности к организации своих соплеменников на кооперативные действия. Все остальные члены группы ему подражают, маленьких детенышей воспитывают так, чтобы те приветствовали лидера и не вели себя плохо в его присутствии. Взаимодействия членов группы построены на некоторых видах поведения, например, вычесывание шерсти (груминг).
У человека сохранились от наших родственников приматов некоторые формы поведения, о которых будет рассказано на следующей лекции.
Процессы кооперации в социальной эволюции
ЛЕКЦИЯ № 12
Вспомним схему, которую мы уже рассматривали на лекции № 2. Это схема повышения уровня сложности организации живых систем. В ней по порядку идут: прокариоты, эукариоты, многоклеточные, объединение многоклеточных индивидов в социальные системы. В прошлый раз мы говорили о «социальных насекомых»: муравьях, пчелах, термитах, у которых социум скорее похож на организм, части которого отдельно бегают, — это одно направление; и о социальной эволюции у приматов, об организации социума у приматов. Более сложные социальные системы существуют только у человека.
Предмет биологии с одной стороны ограничивается появлением жизни, появлением клеточных структур, а с другой — выходом на уровень социальной эволюции.
Возможно ли сейчас абиотическое появление клетки? Сейчас это невозможно. Если бы существовало какое-то скопление органических веществ, то оно было бы съедено уже существующими клетками. Почему сейчас обезьяна не превращается в человека? Один вариант ответа: она превращается, но мы просто не замечаем; второй вариант: существующие люди ей это сделать просто не дадут, так как занимают пригодные для этого экологические ниши. Как и государства: если, где-нибудь захотят создать государство, как это когда-то было, то уже существующие на этой территории государства не позволят это сделать. Возможно деление уже существующих государств, но появление новых не реально.
А почему же все-таки происходило повышения уровня организации, почему возрастала сложность систем? Бактерии размножаются и передают ДНК из поколения в поколение ни чуть не хуже других организмов. Зачем надо было повышать сложность организации, а не решать задачи в рамках уже имеющейся организации? Что же служило источником усложнения? Рассмотрим следующий пример.
Если закручивать веревку, то через некоторое время на ней начнут появляться витки второго порядка, а потом и третьего. На этом примере видно, что чтобы в системе что-то происходило, необходимо, чтобы в нее поступала энергия. А когда «емкость» система данного уровня сложности исчерпана, т. е. упругость нашей веревки больше не позволяет образовываться виткам, происходит образование витков второго порядка и т. д. Это — аналогия, иллюстрирующая то, что все жизненные процессы на Земле, в том числе эволюция, с усложнением структуры систем, происходят при поступлении в систему энергии. Есть два источника энергии — солнечная энергия и тепло недр земли. Мы сейчас, вряд ли можем оценить, какой источник был более важным, какой сыграл более важную роль, но понятно, что оба они необходимы для жизни. Если бы энергия не поступала, то жизнь бы прекратилась, и никакой эволюции бы не было. Если бы она поступала медленно, то все эволюционные процессы протекали бы очень медленно. Если бы она поступала очень быстро, то все бы разрушилось. То есть поток энергии должен быть таким, чтобы он был способен поддерживать биологические процессы, не разрушать молекулы. Часть постоянно поступающей энергии рассеивается, часть идет на поддержание существующих структур, эту энергию перерабатывающих, и часть — на образование новых структур из уже существующих, упорядочивание, повышение эффективности их взаимодействия. То есть, в эволюции участвуют вещество, энергия, а в результате их взаимодействия все структурируется. Можно сказать, здесь возникает порядок из хаоса, как у Пригожина. Назовем этот третий параметр информация. Из-за того, что Солнце светило на Землю, а в Земле происходили процессы, согревающие ее поверхность, потоки вещества структурировались с образованием все более сложных систем. Можно сказать, что в информации, т. е. в структуре потоков веществ, которые составляют жизнь, законсервирована солнечная энергия, поступавшая на Землю. Она законсервирована в структуре прокариот, структуре эукариот, в организации многоклеточных, в социальных структурах (когда в Госдуме происходят драки, это результат процесса консервации солнечной энергии и структурирования на социальном уровне:). Заметим, что это была просто метафора или аналогия. Главная ее идея — заключается в том, что никакие жизненные процессы не происходят без энергии, и двигателем эволюции является солнечная энергия.