// Эксперимент с муравьями показал, что без интеллектуальной элиты общество жить не может

Перед вами один из лучших материалов, публиковавшихся в «Коте Шрёдингера» в минувшие годы. Это история о том, как биолог Жанна Резникова изучает поведение муравьёв и узнаёт много важного не только о повадках насекомых, но и вообще об интеллекте, общении и смысле жизни.

Статья вышла пять лет назад — за это время новые эксперименты лишь подтвердили изначальные гипотезы. Летом прошлого года в международном журнале Animal Cognition вышла большая публикация Резниковой Spatial cognition in the context of foraging styles and information transfer in ants. Там, кстати, есть метафора, которая впервые была использована именно в «Коте Шрёдингера»: «Я наконец упомянула в официальной международной научной печати эксперимент с „муравьиным философским пароходом“, так что он дошёл до мирового разума, если, конечно, мировой разум обратит внимание, — рассказала нам Жанна Ильинична. — А сейчас пишу в журнал Frontiers in Neuroscience статью с модным названием Does a private Ants’ Live Matter? The role of individual in the colony — как бы о роли винтика в коллективе, если он, винтик, умный»

Этот текст про муравьёв. Про то, как они организуют своё сообщество, как выбирают профессию, как проявляют гениальность, смекалку, героизм. А ещё это текст о людях. Потому что всегда, когда мы говорим о животных, даже о самых маленьких, то имеем в виду самих себя. Мозг у обычного лесного муравья в десятки тысяч раз меньше, чем мой. А умеет это существо очень многое. На этот счёт есть прекрасная цитата: «Муравьи так сильно похожи на нас, людей, что даже как-то неловко. Они выращивают грибы, разводят тлей в качестве дойных коров, отправляют на войну армии солдат, распыляют химикаты, чтобы напугать и сбить с толку противника, берут в плен невольников, эксплуатируют детский труд и беспрерывно обмениваются информацией. Короче, делают всё — разве что телевизор не смотрят» (Льюис Томас).

Профориентация в муравейнике

Новосибирский биолог Жанна Резникова — один из самых известных у нас в стране специалистов по поведению муравьёв и прочих животных.

Да не только в России — её книга Animal Intelligence: From Individual to Social Cognition вышла в издательстве Кембриджского университета.

Во время одного из её недавних экспериментов произошла история, которую можно рассматривать как притчу о роли интеллектуалов в любом обществе, будь то человеческое или муравьиное.

— Всё началось с того, что сотрудник моей лаборатории Иван Яковлев готовил диссертацию, смысл которой можно свести к формулировке: «Муравей выбирает профессию или профессия — муравья?» Получается, что скорее профессия выбирает, — объясняет мне Жанна Резникова. — Почти как у людей. Есть набор качеств: агрессивность, интеллект, предприимчивость, скорость реакций, умение взаимодействовать с окружающими. В зависимости от них муравей получает свою профессию. Например, есть специальность — охранник. Её получают те особи, которые рано проявляют агрессивность. Интеллект у них, конечно, тоже есть, но не такой развитый: солдатам не так важно рассуждать — они должны без лишних колебаний бросаться защищать общие ресурсы.

Другая профессия — сборщики пади. В каком-то смысле у муравьёв есть свои домашние животные. Тли питаются соком растений и выделяют капли сладковатой жидкости, которую называют падью. Между муравьями и тлями налажено взаимовыгодное сотрудничество. Муравьи собирают падь — для них это вкусная и питательная пища, основной источник углеводов. А в качестве ответной услуги — защищают своих зелёных «коров» от хищников.

Среди сборщиков пади тоже есть разделение труда. Можно, конечно, в одиночку получить заветную каплю сладкой жидкости и самостоятельно потащить её в муравейник. Но это нерационально с точки зрения логистики. Поэтому есть муравьи, которые работают пастухами (или правильнее их назвать доильщиками?): они щекочут тлей, обеспечивая высокие удои. А полученную продукцию транспортируют другие. В общем, есть о чём задуматься специалистам по управлению кадрами.

Вот несколько выводов из диссертации Ивана Яковлева:

«Представители разных функциональных групп в семье муравьёв существенно различаются по соотношению в их поведенческом репертуаре реакций избегания опасности, проявлений агрессивного и исследовательского поведения, а также по способности накапливать опыт столкновения с „врагами“. Муравьи с низким уровнем агрессии, способные избегать опасности, становятся сборщиками пади. Агрессивные особи, не избегающие врагов, специализируются как охотники и охранники. <...>

Окончательное формирование поведения у рыжих лесных муравьёв, возможно, осуществляется на основе не только физиологического созревания и накопления индивидуального опыта, но и путем социального обучения».

Примерно то же происходит у людей-подростков. Есть те, кто меньше размышляет и больше норовит работать кулаками, — эдакие бесшабашные пацаны. После школы они отправляются в армию, идут служить в полицию или теми же самыми охранниками. Есть те, кто поосторожнее, действуют с оглядкой, больше думают о выгоде и способны её рассчитать. Они превращаются в бизнесменов и менеджеров, стремятся больше заработать, обеспечить свою семью достатком и комфортом.

Чтобы отслеживать действия каждого муравья, учёные аккуратно метят их краской

Чучело синицы помогает понять характер

Для старшеклассников разработаны специальные тесты. Одни проверяют интеллект, другие профессиональные личные склонности типа «человек — человек», «человек — техника», «человек — знаковая система», «человек — художественный образ» и «человек — природа».

Далеко не всегда эти тесты оказываются полезными при выборе профессии (в нашем образовании с этим вообще беда), но по крайней мере у человека-подростка можно напрямую спросить: «Кем ты хочешь стать?» И иногда даже получить ответ. Муравьи-подростки менее разговорчивы.

Чтобы выявить личные склонности муравьёв, в лаборатории разработали целую батарею тестов (Жанна Резникова вообще знаменита на весь мир своими уникальными исследовательскими методиками). Например, чтобы проверить агрессивность, муравья-испытуемого сажали на специальную арену, а потом туда же помещали жужелицу — главного врага в естественной среде. И следили за характером и продолжительностью реакций.

— У муравья мёртвая хватка, как у бульдога. Его могут надвое разорвать, но челюсти он, если вцепился в противника, не разожмёт. Такое поведение встречается именно у тех особей, которые выполняют функцию охранника, — рассказывает Резникова. — Муравьи-охотники близки к охранникам, у них тоже высокая агрессивность. Но у охотников больше проявляется ещё и исследовательская активность, они чаще вступают в социальные контакты. И главное, агрессия имеет границы, она обычно не доходит до мёртвой хватки, а значит, охотники не так склонны к риску.

Для проверки способности избегать опасности использовался следующий эксперимент. Муравьёв помещали на небольшую арену, в которой находилась веточка с тлями. Через какое-то время сборщики пади приступали к своей работе под охраной воинов, а воины их охраняли. После этого учёные имитировали атаку синицы. Использовалось несколько вариантов стимула: чучело птицы, белый конус, чёрный конус, конус с глазами-бусинами. Оказалось, что чем ближе стимул к действительности, тем с большей вероятностью он вызовет реакцию муравьёв. Особенно важный признак — наличие глаз. На угрозу сразу реагировали охранники, а сборщики пади, как и положено мирным жителям, полагались на своих защитников.

Мёртвая хватка. Встреча с жужелицей даёт понять, кто готов идти до конца

Когда обучает коллектив

Один из самых главных вопросов психологии: в какой степени личные качества человека определяются генами, а в какой формируются под влиянием семьи, школы, общества? Животных он тоже касается.

В свое время Резникова и её коллеги выдвинули гипотезу распределённого социального обучения. Учёные пытались понять, как сложный навык становится достоянием общества. Была найдена удачная природная модель: охота муравьёв на ногохвосток (коллембол). Это мелкое членистоногое прыгучее, и поймать его не так-то просто.

Для эксперимента использовали «наивных» муравьёв, то есть тех, кто родился и вырос в лаборатории и не мог перенять технологию охоты у старших товарищей. Сначала подавляющее большинство никакого интереса к ногохвосткам не проявляло, как будто они и не еда. Но когда на экспериментальную площадку поместили побольше муравьёв и побольше ногохвосток, нашлись отдельные продвинутые муравьи, которые начали охоту.

— В этом эксперименте, который проводила моя коллега София Пантелеева, в одной из семей в сто двадцать три особи обнаружилось семь муравьёв, которые при встрече с ногохвосткой показали себя образцово-показательными охотниками: выследили, наскочили, ужалили. И мы предложили гипотезу: чтобы какая-то сложная поведенческая форма распространилась, нужно совсем немного особей — носителей целостного стереотипа. Допустим, несколько муравьёв умеют охотиться на ногохвостку, и если вокруг много этой добычи, они обучат данной технологии всех остальных.

Было бы соблазнительно объяснить это так: мол, и у муравьёв, и у людей есть особо продвинутые особи, которые первыми осваивают какую-то новую практику (охотятся на ногохвосток, пользуются интернетом, оплачивают ЖКХ через мобильный телефон). Остальные на них смотрят, видят, что это выгодно, и начинают копировать поведенческую модель. То есть получается, что у муравьёв есть культура. Но исследователи нашли объяснение, более близкое к природе.

— Тут важно ещё одно условие: остальные члены сообщества должны всё-таки обладать неполными генетическими программами, запускающими эти стереотипы поведения. Наличие таких «спящих» фрагментов создаёт предрасположенность к определённой последовательности действий. То есть продвинутые особи не обучают остальных с нуля, а просто облегчают пробуждение существующих программ.

Чтобы объяснить полученный эффект, учёные выдвинули «гипотезу распределенного социального обучения».

— Речь идёт о полных поведенческих программах и их фрагментах, распределённых между членами популяции, — поясняет Резникова. — Это пример разумной экономии: животным вовсе не обязательно изначально владеть сложными навыками на все случаи жизни — достаточно обладать отдельными «заготовками» и способностью к социальному обучению.

Интеллект разведчика

С профессиональными качествами охранников, охотников и сборщиков пади новосибирские биологи разобрались. Неизученной оставалась ещё одна категория муравьёв — разведчики. К исследованию их личных качеств подключилась биолог Наталья Ацаркина из Института физико-химической биологии им. А. Н. Белозерского при МГУ. В своё время в «Евразиатском энтомологическом журнале» вышла её с Жанной Резниковой и Иваном Яковлевым статья, посвященная индивидуальным поведенческим качествам муравьёв-разведчиков.

Главное качество для муравья, который ищет новые источники пищи, — это ум. Недаром же английское слово intelligence означает и разведку, и интеллект. Животные должны хорошо ориентироваться, помнить дорогу, уметь передавать информацию другим муравьям, которые потом пойдут эту пищу собирать. Это интеллектуальная элита муравьиного сообщества.

— Конечно, это всё с нашей точки зрения, — улыбается Резникова. — Неизвестно, есть ли в муравьином сообществе понятие элиты, престижности или чего-то ещё. Может, вообще другие муравьи считают разведчиков своими рабами. Кстати, и в человеческой цивилизации самые интеллектуальные особи далеко не всегда оказываются самыми уважаемыми, и уж точно не самыми высокооплачиваемыми. Но пока хватит параллелей. Вернёмся к методике. Для оценки способностей муравьёв-разведчиков использовалось так называемое бинарное дерево, разработанное в свое время Жанной Резниковой и специалистом по теории информации Борисом Рябко. Это такой лабиринт, в котором муравью нужно идти по ветвящимся дорожкам-веточкам, чтобы добраться до ватки, смоченной сиропом. После этого он должен вернуться и сообщить муравьям-фуражирам, где находится пища. Допустим, для нахождения цели надо повернуть налево, направо, направо, налево и ещё раз направо. Эту последовательность поворотов муравей-разведчик должен запомнить и передать муравьям-фуражирам (а чтобы они не использовали пахучий след, лабиринт каждый раз заменяется новым).

Бинарное дерево — одна из самых интересных методик, разработанных в лаборатории Жанны Резниковой

Эксперименты с муравьями-разведчиками Резникова и Рябко проводили много лет, их итоговая статья опубликована в 2011 году в журнале Behaviour. Некоторые выводы можно считать сенсационными.

Во-первых, муравьи умеют считать как минимум в пределах трёх десятков. Во-вторых, они используют некую систему исчисления, напоминающую наши римские цифры. В-третьих, они умеют складывать и вычитать. В-четвёртых, они архивируют информацию. И это всё с мозгом в треть миллиграмма!

Учёные фиксировали время, которое уходит на передачу информации о нужной веточке. В базовом варианте всё было примерно так, как в примитивных человеческих языках («палец, палец, палец... ракушка, ракушка, ракушка..») — чем дальше нужная веточка от входа, тем больше времени уходит на сообщение о ней. Но при изменении схемы опыта, когда на «специальную» ветку (скажем, десятую) кормушку помещали намного чаще, чем на любую другую, то оказалось, что на передачу числа «одиннадцать» времени уходит столько же, сколько на обозначение «десять» плюс ещё небольшой отрезок времени. И примерно столько же на число «девять». Это примерно то же самое, как запись чисел X, XI и IX.

После путешестия по бинарному дереву разведчики сообщают фуражирам, где именно находится еда

— Мы можем относительно уверенно говорить, что муравьи умеют складывать и вычитать, правда, в довольно скромных пределах, — считает Резникова.

В общем, муравьи-разведчики — существа близкие к гениальности. Процитируем статью Ацаркиной, Яковлева и Резниковой:

«Выяснилось, что разведчики являются однородной группой с высоким уровнем исследовательской активности и способностью часто переключаться на разные виды деятельности. Специфика исследовательской активности указывает на сходство разведчиков со сборщиками пади. <...>

По уровню агрессивности, проявляемому в тестах „встреча с врагом“, разведчики и привлечённые ими фуражиры занимают промежуточное положение между мирными сборщиками пади и агрессивными охотниками и охранниками. Примечательными чертами разведчиков являются преобладание исследовательских реакций по отношению к врагу, полное отсутствие проявления реакции „мёртвой хватки“, смертельно опасной для муравьёв и характерной для охранников, а также относительно высокая частота реакции избегания врага, отсутствующей в репертуаре охранников и охотников. По предварительным данным, полученным в тестах „поиск выхода из лабиринта“, можно полагать, что разведчики запоминают путь лучше и сохраняют память о нём дольше, чем мобилизуемые ими фуражиры».

«Философский пароход» на лабораторном столе

Иногда незаконченные исследования оказываются куда более яркими, чем те, что были полностью завершены, проверены и запротоколированы. Классический пример — Стэнфордский тюремный эксперимент, который так и не был доведён до конца, но попал во все учебники. Не исключено, что подобная судьба ждёт и Жанну Резникову с её муравьями. Один из важнейших результатов её эксперимента не попал в академическую публикацию из-за недостаточности выборки. Но он вполне может обсуждаться на страницах научно-популярного журнала как метафора человеческого общества.

Итак, разведчиков отселили из лабораторного гнезда на отдельную арену. Жанна Резникова сравнивает это с отплытием «философского парохода». Напомним, в 1922 году по приказу Ленина из России были высланы ведущие философы и учёные: Николай Бердяев, Сергей Булгаков, Семён Франк и многие другие. Хорошо, что не посадили и не расстреляли, но всё равно — страна лишилась достойных умов.

Вот и в лаборатории интеллектуальная элита муравьёв покинула родину и стала объектом исследований, которые устраивает интеллектуальная элита людей. Один эксперимент, второй, третий...

— Мы так увлеклись экспериментом, что не обращали особого внимания на базовое гнездо, откуда взяли разведчиков. Конечно, мы их кормили, поддерживали влажность, но тщательно не следили, — признается Резникова.

И вдруг выяснилось, что, оставшись без интеллектуалов, муравьи забаррикадировались в своём гнезде и отказываются принимать пищу. Сначала некоторые ещё выходили за едой и подкармливали остальных (в каком-то смысле у муравьёв коллективный желудок). Но потом наступил тотальный бойкот. Насекомые начали вымирать. Прежде чем учёные спохватились и досрочно прекратили эксперимент, погибла чуть ли не половина муравейника. При этом в контрольном гнезде, откуда не забирали интеллектуалов, всё было нормально.

— Знаете, что забавно, — размышляет Резникова, — относительная численность муравьёв-разведчиков сравнима с долей выпускников Новосибирского государственного университета, если рассматривать Новосибирск как муравейник...

У меня вырвалось:
—...И можно сказать, что история с муравьями — это притча о роли интеллектуалов в обществе. Если их изолировать, общество ждёт беда. Так ведь?.. Но тут начинается чистая публицистика: роль интеллигенции в обществе, учёные-диссиденты советской эпохи, интеллект и власть, утечка мозгов из страны, проблема популяризация науки, внедрение инновационных технологий... Но это уже истории только про людей, а не про муравьёв. Поэтому мы предлагаем подумать о них самостоятельно.