Путешествие к муравьям

По большей части биология сводится к двум вопросам: как что-то происходит и почему. Иными словами, как процессы осуществляются анатомически и молекулярно и почему в ходе эволюции они осуществляются именно таким образом. Биологи полагают, что знают устройство муравьиных сообществ и примерное время их возникновения: 100–120 миллионов лет назад. Настала пора задаться вопросом, почему произошло столь важное событие. Какие преимущества социальной жизни заставили древних ос превратиться в муравьёв?

Важнейшее отличительное качество муравьиной колонии – наличие касты рабочих: самок, подчиняющихся нуждам королевы и отказавшихся от размножения ради взращивания братьев и сестёр. Инстинкты заставляют их не только жертвовать возможностью иметь потомство, но и рисковать жизнью во благо колонии. Даже покидая гнездо в поисках еды, рабочие особи подвергают себя опасности. Исследователи обнаружили, что среди фуражиров западноамериканского вида муравьёв-жнецов (Pogonomyrmex californicus) смертность из-за столкновений с соседними колониями может достигать 6 % в час. Остальные могут стать жертвами хищников или погибнуть, сбившись с пути. Смертность рабочих особей этого вида высока, но не уникальна. Чистым самоубийством можно назвать деятельность рабочих вида Cataglyphis bicolor из североафриканской пустыни, питающегося мёртвыми насекомыми и другими членистоногими. Швейцарские энтомологи Пауль Шмид-Хемпель и Рюдигер Венер установили, что в любой момент около 15 % рабочих особей заняты длительными поисками пропитания вдалеке от гнезда, в ходе которых на них то и дело нападают пауки и хищные мухи. В среднем каждый фуражир живёт не больше недели, но за это короткое время успевает собрать запасы еды, в 15–20 раз превышающие его собственный вес.

Почему же (возвращаясь ко второму главному вопросу биологии) муравьям присуще подобное самопожертвование? Для начала рассмотрим более широкий вопрос происхождения любого социального поведения. В чём эволюционное преимущество нахождения в группе? Правильный ответ – самый очевидный. Если у животного больше возможностей выжить и произвести потомство, будучи членом группы, ему следует объединиться с другими, а не жить одному. В природе имеется достаточно подтверждений этому: птицы и слоны живут дольше и производят больше потомства не в одиночестве, а в стаях и стадах соответственно. Пребывание в группе позволяет им быстрее находить еду и успешнее защищаться от врагов.

Гипотеза о численном преимуществе лучше всего применима к простым сообществам животных, члены которых сотрудничают между собой, при этом отстаивая и собственные интересы. Однако её недостаточно, чтобы объяснить удивительную готовность муравьёв жертвовать собой. Молодые самки самоотверженно отдают жизни, как правило, не оставляя потомства.

Загадка муравьиного альтруизма сыграла историческую роль в изучении поведения животных. Несколько поколений биологов пытались объяснить данное явление дарвиновской теорией эволюции и естественного отбора, зачастую прибегая к довольно запутанным объяснениям. На сегодняшний день основной теорией является родственный отбор – вариация естественного отбора, впервые озвученная самим Дарвином. При родственном отборе предпочтение определённым генам среди родственников отдаётся благодаря индивидуальным действиям. Представим, например, что кто-то из членов семьи примет обет безбрачия и откажется заводить детей, но посвятит всё внимание благополучию своих сестёр. Если благодаря такому самопожертвованию сёстры смогут родить и воспитать больше детей, чем в иных обстоятельствах, их общим генам будет отдано преимущество при естественном отборе, следовательно, они быстрее распространятся среди популяции. Сёстры обычных животных (в том числе людей) в среднем разделяют половину генов общих предков. Иными словами, половина их генов идентична просто по причине наличия общих родителей. Всё, что надо сделать альтруисту – увеличить более чем вдвое число детей, выросших у одной из сестёр, и тем самым компенсировать гены, которые будут потеряны будущими поколениями из-за отсутствия у альтруиста собственных детей. В этом основа родственного отбора. Кроме того, если некоторые из переданных таким образом генов формируют предрасположенность к альтруизму, черта может стать характерной для всего вида.

Основные положения данной идеи (без подсчёта количества генов) были сформулированы Чарльзом Дарвином в «Происхождении видов». Дарвин проявлял большой интерес к муравьям и другим социальным насекомым. Он наблюдал за их поведением в своём загородном доме в Дауне и наведывался в Британский музей естественной истории, чтобы побольше узнать о муравьях от энтомолога Фредерика Смита. Муравьи представляли для него «особую трудность, которая сначала казалась непреодолимой и действительно роковой для всей теории». Великий натуралист пытался понять, как каста рабочих муравьёв смогла эволюционировать, учитывая стерильность и отсутствие потомства.