Текст книги "Волшебная эволюция"

Автор книги: Ханна Нюборг Стестад

сообщить о нарушении

Текущая страница: 7 (всего у книги 12 страниц)

Ночным бабочкам, ужасным листолазам и серым аулиям мимикрия помогает выжить. Млекопитающий паук Toxeus magnus спасается от хищников схожим образом: он маскируется под муравья, способного защищаться с помощью муравьиной кислоты. Однако некоторые притворщики преследуют гораздо более коварные цели.

У жуков-светляков (их еще называют огненными мухами и червяками Иванова дня, хотя на самом деле они не относятся ни к мухам, ни к червям) в задней части тела расположены органы свечения, лантерны. В этих органах происходит химическая реакция, в ходе которой энергия выделяется в виде света. Большинство светляков используют свои «фонарики» для привлечения партнеров, но существует один вид, который таким образом охотится.

В горах Грейт-Смоки-Маунтинс, в американском штате Теннесси, июньский вечер медленно сменяется ночью. Солнце скрывается за одним из лесистых холмов; в сумерках ярко-зеленая листва кажется темно-серой. С угасанием небосклона в зарослях появляется необычное свечение. Одна за одной происходят крошечные вспышки, и вскоре весь темный лес переливается мерцающими огоньками, наполняющими воздух и траву. Настало время ежегодного брачного танца американского светляка Photinus carolinus, которого я за неимением норвежского имени<sup>[12]12
  Русского имени у него тоже нет. – Прим. науч. ред.


[Закрыть]</sup> назвала синхронным светляком, по аналогии с английским synchronous firefly.

В синхронизированном свечении участвуют только самцы, которые следуют определенному ритму: от четырех до восьми ярких вспышек за полсекунды, затем пауза продолжительностью от шести до девяти секунд. Самец продолжает мигать в этом ритме до тех пор, пока не привлечет внимание самки. Светляки синхронизируют свои вспышки со вспышками других самцов, чтобы не мешать друг другу в ожидании отклика самок между интервалами вспышек. У самок нет крыльев, они сидят в траве (возможно, поэтому светляков иногда называют червяками Иванова дня, ведь внешне самка немного напоминает гусеницу или червя). Если самке нравится какая-то из вспышек, она направляет световой ответ – однократную вспышку ровно через три секунды после последней в интервале вспышек самца. Получив ответ, самец опускается в траву и спаривается с самкой.

На беду самцов, в этот вечер на лугу собрались не только светляки вида Photinus carolinus. Между желанными самками расположились и опасные самки другого вида, а именно Photuris, в норвежском и английском вариантах получившие говорящее название – «роковые женщины»<sup>[13]13
  Femme fatale fireflies – норв.; Femme fatale fireflies или Femme fatale lightning bugs – англ.; от фр. femme fatale – «роковая женщина». – Прим. перев.


[Закрыть]</sup>. Они сидят в траве и ждут, пока самцы синхронных светляков отправят свой характерный световой сигнал, после чего «роковые» самки отправляют ложный однократный сигнал, ровно через три секунды после последней в интервале вспышек самца. Самец видит ответный сигнал и решает, что ему удалось привлечь внимание потенциальной партнерши. Но стоит ему опуститься на траву, как он попадает в лапы поджидающей его «роковой женщины», которая намного крупнее его самого. Она тут же атакует. Она собирается съесть его: во-первых, чтобы поужинать, а во-вторых, чтобы получить особое вещество – люцибуфагин. Этот защитный стероид отпугивает пауков и других хищников. Если паук кусает синхронного светляка, из раны выделяется белесая жидкость, гадкая для паука на вкус, и он тут же бросает жертву. Когда же самка Photuris поедает самца Photinus carolinus, она получает эти защитные свойства для себя, благодаря чему также может защищаться от пауков.

Синхронные светляки пользуются простым мнемоническим правилом: если до ее однократной вспышки прошло три секунды, значит, она мой сородич. Вероятно, ложные сигналы у светляков Photuris развились из «базового» свечения лантернов, которое активизируется во время посадки и взлета. Возможно, изначально именно этот обыденный «сигнал активности» случайно привлекал синхронных самцов, однако со временем стратегия «роковых» самок стала более целенаправленной. Самки Photuris умеют варьировать время вспышек, чтобы заманивать самцов разных видов светляков. В 1975 году биолог Джеймс Ллойд провел эксперимент с использованием небольшой лампы, имитирующей свечение самца светляка. Он пришел к выводу, что «возможности мозга светляков превосходят предполагаемые ранее».

Поскольку неукоснительное следование простому мнемоническому правилу неоднократно оборачивалось трагедией, самцы Photinus carolinus стали крайне подозрительными. Они предельно осторожно оценивают обстановку, прежде чем приблизиться к самке, хотя им не терпится найти партнершу. В ходе одного из наблюдений Ллойд зафиксировал случай, когда самке Photuris удалось поймать лишь двенадцатого по счету самца, тогда как первые одиннадцать не поддались на ее уловки.

Но даже когда самец попадает в лапы «роковой» самки, он может защитить себя. При нападении вытекающая из раны жидкость (отнюдь не безобидная) сворачивается так быстро, что забивает рот захватчицы клейкой массой. Если самцу удается вырваться до того, как самка избавится от «кляпа», он спасен, и многие самцы остаются в живых именно благодаря такому побегу. Успешность попыток коварных самок Photuris относительно низкая, так что им не так уж выгодно продолжать отправлять ложные сигналы, а значит, самцы Photinus carolinus могут рассчитывать на надежность старого доброго правила. Возможно, в будущем самки Photuris обзаведутся каким-нибудь способом противодействия липкому оружию самцов, что станет для самок новым преимуществом в непрекращающейся гонке вооружений этих двух видов.

Глава 12
Паразиты-манипуляторы

Паразит – это организм, питающийся за счет другого живого организма. Когда в теле животного поселяется паразит, напряжение в гонке вооружений возрастает до предела, однако паразиты участвуют в этой гонке несколько иначе, чем остальные игроки. Как правило, паразиты максимально заинтересованы в том, чтобы их хозяин оставался в живых.

Паразитизм – чрезвычайно выигрышная стратегия, если учитывать, что большинство видов животных страдают по меньшей мере от одного вида паразитов. Паразиты, подобно другим живым организмам, проходят несколько стадий развития: многие из них зарождаются как яйца, из которых вылупляются личинки, а затем вырастают зрелые особи. В большинстве случаев паразиты существуют в теле жертвы или на его поверхности. Многие паразиты, к примеру, перемещаются из одного места в другое за счет хозяина, поэтому если из-за сильной инфекции хозяин окажется обездвиженным, транспортировка станет невозможной. Именно поэтому большинство паразитов воздействуют на хозяина довольно деликатно, по крайней мере на ранних стадиях своего развития. А поскольку радикальное воздействие отсутствует, организм хозяина не запускает в полной мере защитные механизмы: если животное лишь слегка приболело, борьба с паразитом (например, в форме отказа от определенной пищи, в которой обитает паразит) оказывается для животного невыгодной. Гораздо проще продолжать сожительствовать с тунеядцем. Тем не менее появление некоторых паразитов вызывает у хозяина гораздо более серьезные симптомы.

Мы уже говорили о том, что муравьям-листорезам приходится оберегать свою грибницу от гриба-паразита, посягающего на их еду. Но существуют и другие виды вредителей, которые представляют угрозу для самих муравьев. Среди наиболее известных муравьиных паразитов – гриб Orphiocordyceps (ранее просто Cordyceps – кордицепс), печально известный как зомбирующий гриб. У него дурная слава, которую он снискал из-за своей способности управлять поведением пораженных им муравьев. До сих пор не удалось даже приблизительно оценить численность видов Orphiocordyceps и численность поражаемых ими видов муравьев-древоточцев. Муравьи-древоточцы распространены и в Норвегии, однако здесь они избавлены от натиска кордицепсов, поскольку последние обитают только в тропиках.

Жизненный цикл кордицепса однобокого начинается с контакта муравья со спорами гриба-паразита в лесу. Споры закрепляются на теле муравья и прорастают внутрь его организма, пробивая панцирь специальными ферментами и крошечным заостренным гифом под названием аппрессорий. Затем клетки гриба начинают активно размножаться и вскоре образуют внутри тела муравья обширную клеточную сеть. Тысячи грибных клеток оплетают ноги и челюсти, а также мозг, что приводит к атрофии, то есть усыханию мышечных тканей. Спустя какое-то время грибная сеть подчиняет себе части тела муравья. На курсе биологии в университете нас учили, что гриб-паразит поражает в том числе мозг муравья, за счет чего контролирует его поведение, однако последние исследования доказывают, что грибные клетки не попадают внутрь мозга. Выделяемые грибом химические вещества оказывают косвенное влияние на мозг, однако создается впечатление, что грибные клетки образуют своего рода суперорганизм, способный управлять движениями мышц муравья. Муравьи превращаются скорее в марионеток, а не в зомби.

Когда «у руля» встает кордицепс, муравей оказывается беспомощным. По «приказу» паразита он покидает свою колонию и отправляется на поиски листа, температура и влажность которого оптимальны для размножения гриба. Такие листья обычно находятся на небольшом расстоянии от земли. Муравей впивается мертвой хваткой в жилку листа, и его челюстям уже не суждено разжаться. Муравей погибает, а паразит получает то, к чему стремился, – идеальное место для распространения спор.

Примерно спустя две недели гриб прорастает сквозь тело муравья, из головы которого вырастает плодовое тело в виде длинной палочки (как раз плодовым телом является та часть съедобных грибов, которую мы употребляем в пищу). Когда гриб полностью созревает, образовавшаяся коробочка лопается и выпускает наружу тысячи новых спор. Осыпаясь, споры имеют все шансы войти в контакт с новыми муравьями, и тогда жизненный цикл запускается заново.

Муравьи-древоточцы и кордицепсы однобокие сосуществуют во многих районах планеты уже миллионы лет. Этот род муравьев – настоящие домоседы: они живут внутри своих муравейников, за исключением небольшой группы рабочих, которые выходят за пределы дома, чтобы добыть пропитание для колонии. Получается, потенциальному инфицированию подвержена лишь небольшая доля населения муравейника, следовательно, процент заражения сохраняется на низком уровне. К тому же пораженный муравей покидает колонию, это тоже снижает вероятность заражения сородичей. В одном из выпусков программы «Планета Земля»<sup>[14]14
  Planet Earth – англ.


[Закрыть]</sup> телекомпании ВВС сэр Дэвид Аттенборо показывает, как группа рабочих муравьев выносит из муравейника своего собрата, инфицированного кордицепсом, чтобы избежать распространения заразы. Если бы все муравьи погибли по вине гриба, случилась бы настоящая катастрофа для их рода, однако и паразит остался бы ни с чем, ведь для него бы не нашлось новых хозяев. Совершенно ясно, что кордицепс не заинтересован в том, чтобы инфицировать всех муравьев одновременно. Таким образом, муравьи-древоточцы продолжают жить бок о бок с грибами-паразитами, не расходуя энергию на развитие «дорогостоящих» оборонительных механизмов.

Каждый вид рода Ophiocordyceps специализируется на определенном виде хозяев. Чем лучше кордицепсам удается манипулировать муравьем, тем с большей вероятностью они найдут подходящее место для размножения. Поскольку для этого требуется сложное взаимодействие грибных клеток, нет смысла «распыляться» на разные виды муравьев, потому что в этом случае муравьи бы с легкостью обзавелись механизмами противодействия инфекции. По этой причине большинство паразитов «специализируются» на конкретном виде хозяев и существуют в тесном симбиозе с ним.

Среди «специалистов» выделяется также простейшее Toxoplasma gondii, которое вызывает заболевание под названием токсоплазмоз. В отличие от кордицепсов, токсоплазм стоит опасаться не только животным, но и людям, в том числе в таких высокоразвитых странах, как Норвегия. Основные хозяева токсоплазм – кошки, и в принципе весь жизненный цикл этих паразитов может проистекать в теле кошек, однако зачастую в качестве промежуточных хозяев выступают мыши, овцы и даже люди. В таком случае токсоплазме необходимо вернуться к кошке, чтобы развиться дальше, чего она добивается весьма подлым способом. Если мышь проглотит токсоплазму, под действием паразита у мыши изменится механизм выработки гормона дофамина, который лежит в основе системы вознаграждения мозга. Мозг зараженной токсоплазмой мыши вырабатывает дофамин, когда мышь чует кошку, – ее словно опьяняет радость. Вместо того, чтобы бояться кошек, зараженные мыши намеренно их выискивают и, как следствие, оказываются съеденными. А это, в свою очередь, позволяет токсоплазме вернуться к своему основному хозяину.

Изменения в поведении у людей не так подробно задокументированы, поскольку многие зараженные, скорее всего, не осознают своего состояния; считается, что примерно каждый второй житель нашей планеты является бессимптомным носителем токсоплазмоза. Человеческий организм выработал эффективную иммунную защиту против этого заболевания, хотя, согласно одному исследованию, между токсоплазмозом и вероятностью попадания в автомобильную аварию существует связь, поскольку токсоплазмы замедляют скорость нашей реакции. Некоторые исследователи связывают токсоплазмоз с шизофренией и даже с любовью к кошкам! Нужно сказать, что подобные исследования фокусируются в первую очередь на корреляциях, то есть на соотношениях, в которых вовсе не обязательно присутствует причинно-следственная связь, поэтому к их выводам стоит относиться критически. Тем не менее если беременная женщина заболевает токсоплазмозом, существует риск заражения плода, у которого нет иммунитета к токсоплазме, и развития у ребенка тяжелых поражений мозга, поэтому беременным женщинам важно избегать контакта с кошачьими экскрементами. К счастью, люди выработали поведенческие шаблоны, благодаря которым риск заражения снижается; например, экскременты нам противны, и мы интуитивно избегаем прикосновения к ним, а значит, имеем меньше шансов взаимодействовать с содержащимися в них паразитами и бактериями.

Как правило, кошки не заболевают из-за токсоплазм. Подобно людям, они выработали эффективный иммунный ответ на них. Токсоплазмы вовсе не заинтересованы в том, чтобы погубить своего хозяина, они хотят лишь подпитаться от него. Большинство кошек умеют с этим хорошо справляться, однако у котят и взрослых кошек иногда может повышаться температура и пропадать аппетит, а если инфекция затронет и без того ослабленные органы, могут возникнуть серьезные проблемы; при попадании в легкие токсоплазмы вызывают их воспаление. И все же токсоплазмоз редко омрачает жизнь кошки, поэтому и не возникает потребности в выработке серьезного защитного механизма, а значит, гонка вооружений протекает без ожесточенной конкуренции.

Иногда я задаюсь вопросом: в чем цель жизненного цикла паразитов? Зачем проходить все стадии развития внутри кошачьего организма, неужели лишь затем, чтобы выйти наружу вместе с экскрементами и начать все сначала? Все это выглядит довольно бессмысленным. В такие моменты я напоминаю себе, что эволюцией не управляют никакие цели и смыслы. Эволюция просто происходит, сама по себе. Жизненный цикл паразита не более и не менее бессмысленный, чем жизненный цикл кошки. Паразиты размножаются и продолжают жить потому, что у них есть такая возможность, и потому, что химические, физические и биологические процессы привели к тому, что они умеют размножаться. А вовсе не потому, что у всего над всем этим стоит некий «высший» замысел.

Нужно понимать, что далеко не все паразиты поселяются внутри организма хозяина. Хорошо знакомая всем кукушка тоже относится к паразитам, хотя мы и не привыкли думать о ней в таком ключе. Несмотря на то что она вовсе не пытается съесть своего хозяина, она эксплуатирует его ресурсы, а значит, по праву может считаться паразитом.

В юности, услышав в лесу «ку-ку-у-у», я всякий раз думала, что это кукушка. Теперь же я знаю, что в большинстве случаев это вяхирь. У кукушки есть сходства с другими видами птиц как во внешности, так и в издаваемых звуках. По звучанию она напоминает и вяхиря, и сову, а с первого взгляда ее можно спутать с ястребом-перепелятником, ведь у обоих серое тело и светлая грудка с горизонтальными полосками. Сходство с ястребом для кукушки является функционально важным. Когда какая-нибудь мелкая птичка (например, трясогузка) видит приближающуюся кукушку, она думает, что это вылетел на охоту ястреб, и спешит в укрытие. Кукушка же с легкостью отыскивает гнездо пташки, и пока мамы-трясогузки нет дома, садится на край гнезда, заменяет одно из яиц трясогузки своим собственным, проглатывает украденное яйцо целиком и улетает. Своего будущего птенца кукушка оставляет на попечение трясогузке.

Случается, что по возвращении трясогузка обнаруживает подмену и выбрасывает из гнезда яйцо кукушки. Однако так происходит далеко не всегда, как правило, подкидыш становится полноправным членом семьи. Матери-кукушке удается спланировать всю операцию таким образом, что кукушонок почти всегда вылупляется первым, и поскольку остальные птенцы ему не родня, он вовсе не заинтересован в том, чтобы делиться с ними едой. Так, через всего несколько часов после вылупления юный захватчик выкидывает оставшиеся яйца из гнезда.

Столь жестоко со своими сводными братьями и сестрами поступают не только кукушата. Большой медоуказчик – африканская птица, также практикующая гнездовой паразитизм, – появляется на свет с острым крючковатым клювом. Этим клювом он убивает (перекусывает и разбрасывает во все стороны) птенцов хозяина гнезда, стоит лишь им вылупиться из яиц.

После жестокой расправы птенец кукушки (или медоуказчика) остается в гнезде один, и приемная мать тратит все силы на то, чтобы прокормить юного паразита, который растет не по дням, а по часам и требует в разы больше еды, чем потребовали бы ее родные птенцы. Сценка, когда маленькая трясогузка, сидящая на краю гнезда, пытается накормить огромного «детину», со стороны выглядит довольно комично.

Но не все охотно принимают подкидышей. Многие придирчиво проверяют яйца и просто выкидывают все подозрительные. Сорокопут-жулан, небольшая коричневая плотоядная птица, отказывается от абсолютно всех яиц, которые внешне отличаются от ее собственных, тогда как трясогузка отказывается примерно от одной пятой части подброшенных яиц. Исследования доказывают, что птицы, совершенно не подверженные паразитизму со стороны кукушек (например, те, кто кормит своих птенцов непригодной для кукушек пищей), в целом принимают что угодно, внешне напоминающее яйцо.

Существуют два правдоподобных объяснения того, почему некоторым птицам плохо удается вовремя распознавать подмену, хотя тунеядцы то и дело норовят их использовать. Либо «жульничающий» вид относительно недавно появился в их непосредственном окружении и они не успели приспособиться к этому изменению, либо вероятность появления в их гнезде подкидыша настолько мала, что нет смысла приспосабливаться. Но, например, трясогузки настолько давно сосуществуют бок о бок с кукушками, что первый вариант объяснения представляется сомнительным.

При «отбраковке» яиц в гнезде трясогузка сильно рискует, ведь кукушке все лучше удается маскировать свои яйца под яйца трясогузки: они похожи и формой, и цветом, и узором. Будь она слишком придирчивой, потери неизбежны. Если нет уверенности, какое из яиц чужое, надежнее принять все за свои, хотя это и означает, что в какой-то момент придется растить кукушонка.

Некоторые птицы принимают в семью подкидыша, опасаясь расправы. Среди пернатых существуют настоящие «мафиози», готовые отомстить тем, кто не захотел высиживать их яйца. Буроголовый коровий трупиал (распространенная в Америке птица с черным телом и коричневой головой) откладывает яйца в чужие гнезда, однако если нерадушная хозяйка выбрасывает подкинутые яйца, разъяренная самка трупиала, скорее всего, вернется для мщения и убьет всех птенцов в гнезде. Если же хозяйка оставляет яйца трупиала у себя, ее собственным птенцам ничего не грозит. Поэтому хозяйка, небольшая ярко-желтая пташка под названием лимонный певун, разумно предпочитает растить подкидыша трупиала вместе со своими отпрысками.

Вероятно, мстительность самки трупиала появилась оттого, что разорение гнезда заставляет лимонного певуна вить гнездо заново, а значит, у самки трупиала появляется шанс подкинуть еще одно яйцо в новое гнездо. Когда это повторяется на протяжении длительного времени, цена отказа от подкидыша становится настолько высокой, что у самки певуна развивается принятие яиц трупиала.

Некоторые виды птиц (например, ткачиковые) научились противостоять паразитам: они строят гнезда с маленьким входным отверстием, в которое чужакам просто-напросто не пролезть. А вот бедному лимонному певуну по-прежнему приходится жить в страхе перед «пернатой мафией».

Действительно ли самкой трупиала движет жажда мести, когда она разоряет гнездо самки лимонного певуна, которая выбросила непрошеное яйцо? Или, может быть, она просто печалится и переживает из-за этой потери? Традиционно наука почти не уделяет внимания эмоциональной стороне жизни диких животных. Долгое время приписывание им чувств считалось попыткой их «очеловечивания» и вообще чем-то несерьезным. Но за последние годы эта тема стала менее табуированной, что привело к началу многочисленных смелых исследований в области когнитивной и эмоциональной сферы у животных. Подобные изыскания интересны не только с точки зрения эволюции и нейронауки, – они могут пролить свет на истоки поведения животных. Объектом многих исследований такого рода выступают домашние животные, в том числе козы. Например, по телодвижениям козы можно судить о ее довольстве или недовольстве. Все, у кого есть домашние питомцы, прекрасно знают, что животные способны переживать целую гамму эмоций, от страха до удовлетворения. Нет никаких оснований полагать, что диким животным это недоступно. В свете эволюции переживание разных чувств выгодно: страх заставляет нас избегать опасностей, а если бы поглощение пищи не приносило удовольствия, мы вряд ли бы стали питаться.

В то же время некоторые чувства требуют относительно развитых когнитивных способностей. Гордость, стыд, зависть, жажда мести – все это сложные чувства, отражающие роль индивида по отношению к окружающим, к социальным нормам, к восприятию прошлого и будущего. Раньше большинство биологов были убеждены, что животные не обладают такими возможностями, однако все чаще мы наблюдаем, как животные справляются с задачами, требующими развитых когнитивных способностей, которые мы до сих пор считали прерогативой людей. К примеру, вороны демонстрируют способность понимать «душевное» состояние сородичей. Также они умеют пользоваться инструментами, готовы дожидаться более значительного вознаграждения, узнают людей, которые плохо относились к ним ранее. Сурикаты издают разные звуки, чтобы предупредить собратьев о том, какая именно опасность приближается, а это уже примитивный язык. То же самое делают многие виды приматов, например черно-белая обезьяна под названием восточный колобус. Декоративные крысы проявляют эмпатию по отношению к лишенному свободы товарищу, даже после его освобождения с ним продолжают делиться пищей. Калифорнийская кустарниковая сойка – элегантная голубая птица, приходящаяся родственницей обыкновенной сойке, – прячет еду, чтобы съесть ее позже, однако если в момент закладывания тайника она попадется на глаза сородичу, позже она непременно возвращается, чтобы перепрятать свои запасы. Она прекрасно понимает, что вторая птица – потенциальный вор, а вору известно, где находится ее еда.

Можно привести множество других примеров, ставящих под сомнение убеждение, что люди – «особенные», а животные – «просто животные». Чем эффективнее мы научимся искать ответы на поставленные вопросы, тем больше убедительных примеров будем находить. Раньше я считала, что нам не следует очеловечивать животных, приписывая им людские чувства и мотивы. Но чем глубже я погружаюсь в современные исследования, тем чаще начинаю сама себе противоречить. Зная, как сегодня с животными обращаются в разных уголках мира, нам действительно есть над чем задуматься.

В этой главе мы познакомились с некоторыми паразитами и их происками. В следующей главе нас ждет встреча с животными, которые, напротив, научились жить в ладу друг с другом. Возможно, нам, людям, есть чему у них поучиться.