Планета муравьёв
Шрифт:
Итак, первый контакт был установлен: активное химическое вещество вызвало искомый биологический ответ. Теперь мне нужно было взять биопробу и идентифицировать само химическое вещество. В случае успеха моя работа обещала стать настоящим прорывом – так сказать, первым словом, расшифрованным на муравьином «Розеттском камне». К счастью для меня, химики-органики незадолго до этого усовершенствовали метод анализа органических смесей, называемый газовой хроматографией, который позволяет разделить присутствующие в смеси органические вещества и определить их даже в следовых количествах посредством сравнения с уже известными веществами, идентифицированными с помощью масс-спектрометрии.
Чтобы помочь мне с анализом муравьиного феромона, к моей гарвардской команде присоединились трое химиков, знакомых с новым методом. Это были Джеймс Макклоски, в то время начинающий профессор Медицинского колледжа Бейлора в Хьюстоне (штат Техас); Джон Ло, профессор Чикагского университета, позже заведующий кафедрой биохимии в Аризонском университете; и аспирант Кристофер Уолш, впоследствии ставший известным преподавателем Медицинской школы Гарвардского университета. Чтобы проанализировать состав следового феромона с помощью газового хроматографа, нужен был чистый образец весом хотя бы несколько миллиграммов. И в этом была вся загвоздка: в одном муравье содержится всего несколько миллионных грамма феромона. Чтобы получить нужное количество образца, нам требовалось несколько тысяч муравьев.
Где взять столько огненных муравьев? Как мирмеколог, я знал ответ на этот вопрос: на юго-востоке США, где на поросших травой участках вдоль автомагистралей и проселочных дорог их муравейники встречаются через каждые 100 м. В таком муравейнике живет около 200 000 рабочих. И у меня имелась отработанная технология их массового сбора.
Поэтому я отвез своих друзей-химиков на запад от Джексонвилла (штат Флорида). Там, вокруг прудов, питаемых медленными пресноводными речушками, расположились десятки гнезд огненных муравьев. Храбро пренебрегая опасностью, мы выкапывали лопатой земляные гнезда и бросали их в воду. Муравьи всплывали на поверхность и, подчиняясь тому же инстинкту, который спасает их семьи при природных наводнениях, сцеплялись в живые плоты.
Воспользовавшись этим коллективным инстинктом, наша гарвардская команда собрала достаточно огненных муравьев, а затем и вырабатываемых их телами секретов, чтобы провести обычный химический анализ органических веществ. Экспериментируя с искусственными тропами из очищенного материала, мы с коллегами пришли к выводу, что этим следовым феромоном, скорее всего, является соединение из класса терпеноидов.
Но затем по каким-то загадочным причинам мы столкнулись с неудачей. Чем лучше мы очищали этот феромон, чтобы узнать его атомную структуру, тем слабее было его действие. Это могло означать лишь одно: исследуемый эффект вызывается не одним веществом, а смесью нескольких веществ. Вскоре Роберт Вандер Меер, руководитель лаборатории по изучению огненных муравьев Министерства сельского хозяйства США в Гейнсвилле (штат Флорида), подтвердил нашу догадку. Он обнаружил, что дюфурова железа вырабатывает несколько видов феромонов, в том числе следовой и половой феромоны, а также феромон тревоги, и именно эта смесь обеспечивает искомый эффект «Идите за мной!».
Как-то раз я выступил в роли муравьиного Моисея, капнув каплю концентрированной феромоновой смеси у входа в гнездо в лабораторном формикарии. Его обитатели мгновенно вняли моему призыву: в невероятном возбуждении они высыпали из гнезда и, вероятно, были готовы последовать за мной на край света. Но я, к сожалению, не мог предложить им путь к земле обетованной, а потому, напрасно побегав вокруг, они, один за другим, вернулись домой.
12
Муравьиные языки
Среди более чем 15 000 выделенных и описанных энтомологами видов муравьев существует поистине вавилонское смешение муравьиных диалектов – наборов феромонов, используемых муравьями, чтобы организовать свою социальную жизнь. Мы с моими коллегами-биологами еще только учимся переводить их химический язык на аудиовизуальный язык человеческого вида.
Сколько всего феромонов использует рабочий муравей одного вида? Сколько слов существует в муравьином языке? По моим оценкам, от 10 до 20, хотя точное число зависит от вида. Кроме того, муравьи могут создавать разные сообщения, варьируя количество выделяемых феромонов.
Например, когда рабочий муравей-жнец Pogonomyrmex badius, занимающийся сбором семян и прочего корма, сталкивается с группой своих смертельных врагов – огненных муравьев, он выпускает из двойных желез, находящихся у основания зазубренных жвал, струю из мельчайших капелек метилгептанона, феромона тревоги. Это летучее вещество быстро рассеивается и превращается в пахучий метилгептаноновый пар, запах которого могут почувствовать не только муравьи, но даже люди. Облако феромона образует полусферическое «активное пространство», где концентрация вещества и, следовательно, запаха максимальна у головы выпустившего его муравья и экспоненциально снижается к периферии.
Такое пахучее сообщение действует следующим образом: муравей, находящийся на периферии активного пространства, улавливает слабый сигнал, который привлекает его внимание и побуждает двинуться в сторону более высокой концентрации феромона. Присутствие в воздухе метилгептанона действует как мигающий красный датчик тревоги, говорящий муравью: «Внимание! Что-то не так. Иди и узнай, что там происходит!» Приближаясь к зоне с высокой концентрацией феромона, муравей приходит в возбуждение, его движения ускоряются. «На помощь! – говорит ему усиливающийся химический сигнал. – Твой товарищ в беде! Беги туда, где выше концентрация феромона!» В течение нескольких секунд муравей находит источник запаха – попавшего в беду товарища – и присоединяется к драке. Так посредством одного феромона муравей-жнец передает по меньшей мере сразу три сообщения.
Понимают ли муравьи одного вида феромоновые языки других видов? В некоторых случаях понимают, и именно это делает возможным такое довольно распространенное явление в муравьином мире, как социальный паразитизм. Один из таких примеров я обнаружил у древесного вида Azteca chartifex, обитающего в горных лесах на севере Тринидада. Семьи ацтеков разрастаются до огромных размеров и строят на деревьях гигантские гнезда из пережеванного древесного волокна. Десятки тысяч рабочих текут плотным потоком по ветвям и стволу из гнезда на наземные кормовые участки, изобилующие насекомыми и растительным материалом.
Но, наблюдая за их семьями, я заметил среди них другой вид муравьев, несколько крупнее и иного окраса (позже идентифицированный как Camponotus apicalis). Эти муравьи жили в собственном древесном гнезде, но использовали те же тропы, ведущие к наземным кормовым участкам, что и ацтеки. Проще говоря, они внедрялись в отлаженную систему продовольственного снабжения своих соседей и крали у них еду. Ацтеки пытались бороться с нахлебниками, но те были слишком сильными и быстрыми, чтобы их можно было поймать и убить.
Муравьи – гении обоняния. Собаки также обладают почти неограниченной способностью к обнаружению запахов, но муравьи научились не только различать, но и использовать запахи. Они строят на запахах целые цивилизации, а муравьиный мозг генетически запрограммирован на их распознавание. Будучи в сравнении с ними ольфакторными профанами, мы, люди, предпочитаем общаться посредством звуковых и зрительных сигналов – слов – с произвольным значением, которые можно соединять в предложения почти с бесконечным числом потенциальных смыслов.