Разговоры с муравьями и людьми

Мозг муравья весит примерно треть миллиграмма — в миллионы раз ­меньше, чем наш. Однако это не мешает насекомому принимать решения, решать арифметические ­задачи и создавать четкие ­управленческие структуры. Есть ощущение, что человек слегка преувеличивает свою умственную ­исключительность.

— Здесь совсем недалеко. Сейчас идете прямо, потом направо, через квартал поворачиваете налево… Потом… Сейчас соображу… Потом налево, до первого поворота направо и после перекрестка слева будет тот дом, который вы ищете… — женщина на улице пытается объяснить мне дорогу. Я в Новосибирске. Уже битый час ищу дом Жанны Резниковой, у которой мне нужно взять интервью.

Жанна Резникова — профессор НГУ, заведующая лабораторией в Институте систематики и экологии животных СО РАН, доктор н­аук, автор сотен научных статей. Не так давно ее книгу Animal Intelligence издал Кембриджский университет — с монографиями российских ученых такое редко случается. Мне лестно, что профессор пригласила меня в гости: «Мы могли бы встретиться в пятницу утром у нас дома и поговорить в спокойной обстановке — чай-кофе, пирог». Только вот ее дом я упорно не могу найти.

Отправляюсь по описанному маршруту: прямо-направо-налево-налево-направо-налево. Через полчаса понимаю, что заблудился еще сильнее. И тут появляется гипотеза: поскольку женщина объясняла дорогу, стоя напротив меня, то она могла иметь в виду свои «право» и «лево», зеркально противоположные моим. Возвращаюсь на исходную точку и пытаюсь пройти маршрут с точностью до наоборот. Опять теряюсь. Опять мучаю расспросами прохожих…

История про то, как я искал дорогу, рассказана не просто так. Это трагедия. Ведь я представитель гомо сапиенс, самого интеллектуального вида на планете, а может, и во всей Вселенной. У меня в черепной коробке спрятан здоровенный мозг редактора отдела науки. И этот мозг убил полтора часа на решение простейшей когнитивной задачи, с которой прекрасно справляется малюсенький м­уравей. Стыдно.

Рыжая такса, пирог с капустой и видовая гениальность

Дом Жанны Резниковой я все-таки нашел. И вот мы сидим за столом и едим пирог с к­апустой, испеченный профессором. П­ирог вкусный. Настолько, что я жую кусок за куском и не успеваю задавать вопросы, как это положено делать во время интервью.

Нас четверо: я, Резникова и Борис Рябко — доктор технических наук, специалист по криптографии и кибернетике. А еще он муж Жанны Резниковой. Четвертый участник беседы — рыжая такса Жулька. Она изредка гавкает, иллюстрируя тезис о наличии коммуникативных способностей у млекопитающих.

Дожевав четвертый (или пятый — у меня плохо со счетом) кусок пирога, я начинаю з­адавать вопросы. Самое главное, что хочется выяснить: где же проходит грань между н­ами и всем остальным живым миром? Этот вопрос беспокоил человечество еще с античных времен. Невозможно понять, кто такие «мы», не уяснив, что собой представляют «другие» и в чем разница.

В древние времена все было просто. Считалось, что у животных нет души, а значит, никакие человеческие мерки для них не подходят (впрочем, не подходили они также для негров, индейцев и крепостных крестьян).

Да и сейчас мы, конечно, умиляемся антропоморфным котикам в фейсбуке. Но если назвать животными нас — глубоко обидимся. Они совсем другие. Но за последние десятилетия мировая наука накопила слишком много экспериментальных данных. Границы стали совсем размытыми.

Отхлебываю кофе и делаю умное лицо:

— Правильно я понимаю, что благодаря многочисленным опытам наметилась явная тенденция к тому, чтобы признавать за животными все больше интеллектуальных прав?

— Да-да, конечно, такая тенденция есть. С­ейчас взгляд на биосферу — ну, в том числе и нашими стараниями — становится другим. Когда люди начинают осознавать, что не только дельфины и слоны, но даже муравьи обладают совершенно удивительным и­нтеллектом, я думаю, они по-другому н­ачинают понимать мир. Мы к ним относимся как к живым игрушкам, а они настолько все понимают…

— Все-таки есть какая-то принципиальная разница между интеллектуальными способностями человека и животного? Или речь идет только о количественных различиях?

— Наверное, принципиальной разницы нет. Понятно, что количественная огромна. Но вот какой-то смысловой пропасти, через которую нельзя протянуть руку или хвост, н­аверное, нет. Главное отличие — универсальность человеческого интеллекта. Но это скорее количественный показатель. В своей кембриджской книжке я ввожу термин — в­идовая гениальность. Муравьи, пчелы, обезьяны обладают очень высокоразвитыми когнитивными способностями в пределах какого-то достаточно узкого домена.

— Простите, а что в данном случае означает слово «домен»?

— В данном случае, домен — это определенная область когнитивной деятельности. Скажем, для муравьев область, в которой они добиваются высочайших успехов, — это передача информации о пути к источнику корма. Наверное, у них видовая гениальность на этом практически кончается. То же самое у пчел. Пчелы могут рассуждать о нектаре, но не о демократии. А у шимпанзе таких доменов несколько: это и социальная жизнь, и, скажем, оценка каких-то количественных соотношений в природе. Один американский ученый даже назвал свою книжку «Физика для обезьян» — это о том, каковы их соображения относительно размерности, скорости, массы и так далее. У муравьев этот домен с­овсем узкий, у пчел тоже. У шимпанзе он почти такой же широкий, как у человека.

— Но есть все-таки что-то, чего животные вообще не могут, а человек может? И наоборот?

— Вы знаете, пытаясь ответить на этот вопрос, мы, наверное, будем карабкаться по все более тонким веточкам.

— Так давайте же это попробуем! Ужасно интересно.

— Давайте попробуем. Только сначала вы еще кусочек пирога съешьте. И чаю попейте.

Как съесть ногохвостку

Пятый (или все-таки шестой?) кусок пирога съеден. Снова перехожу к вопросам о сущности человеческого и животного.

— Мне кажется, что главное качество зрелого человека — это способность принимать решения. А животные принимают решения?

— Конечно! Можно сказать, что они только и делают, что принимают решения. Причем это не только ситуации сиюминутного выбора, но и те, что нацелены на далекую перспективу. Надо решать: съесть или выплюнуть, драться или бежать, подчиниться или попытаться подавить, поделиться или отнять, годится ли партнер для спаривания и рождения потомства или нет, надо ли воспитывать этих потомков или родить новых, а может, вообще — не размножаться и посвятить свою жизнь помощи родственникам? Огромное к­оличество решений.

— Хорошо. Но могут ли животные оперировать абстрактными понятиями или это привилегия только человека?

— Еще студенткой МГУ я участвовала в эксперименте профессора Мазохина-Поршнякова по изучению понятия пчел об абстрактном. Независимо от формы фигуры пчела должна была выбрать самую большую или самую маленькую. Сначала ее обучали выбирать, скажем, самый большой треугольник или самый большой квадрат, а потом устраивали экзамен: предлагали найти самый большой ромб или какую-нибудь другую н­езнакомую фигуру. Этот тест хорошо проходили и пчелы, и еноты, и собаки, и разные другие животные.

— Получается нечто вроде теста IQ…

— Совершенно верно. Или другой эксперимент, с которым не каждый ребенок до пяти лет может справиться. Нужно выбрать цепочку из парных фигур в противоположность ц­епочке из непарных. Допустим, треугольник — треугольник, квадратик — квадратик. А из непарных: треугольник — квадратик. И пчела узнавала парные ряды, даже если вместо квадратиков и треугольников там были звездочки и кружочки.

— Хорошо. Допустим, животные принимают решения, оперируют абстрактными понятиями. А как быть с культурой? Вроде бы у нас она есть, а у них нет. Так ведь?

— Смотря что понимать под словом «культура». Если вы про музеи и театры, то, наверное, нет. Хотя у некоторых животных брачные игры настолько показательны, что любой актер позавидует. Но если использовать понятие «культура», а лучше «культурная преемственность» как набор поведенческих традиций, которые передаются из поколения в поколение без участия генов, то у животных т­акого полным-полно.

— Например…

— Например, в Nature была статья, обобщающая наблюдения в семи разных местообитаниях шимпанзе в Aфрике. Там выделено п­очти сорок поведенческих моделей, различающихся в зависимости от группы. Представители различных «культур» по-разному и­спользуют орудия для добывания пищи, у них различаются ритуалы ухаживания и способы сооружения укрытий. В одном н­ациональном парке обезьяны для раскалы­вания орехов используют камни. А в других ­хороших педагогов не оказалось, и обезьяны этот культурный образец так и не освоили, х­отя вокруг полно и камней, и орехов. Вообще животные вполне способны учить и учиться.

— Даже муравьи?

— Даже они. Правда, здесь все не так просто. Мы проводили эксперимент, пытаясь понять, как муравьи обучаются охоте на ногохвосток. Должна сказать, что ногохвостки — существа очень шустрые, и поймать их тяжело. Нужно обнаружить жертву, наброситься на нее сверху и вонзить жало. Но если ногохвосток много, муравьи успешно осваивают этот довольно сложный поведенческий стереотип.

— Может быть, эта технология записана у муравьев в генах?

— Мы это проверяли. Брали «наивных» муравьев, то есть тех, кто вырос в лаборатории, и сажали вместе с ногохвостками. Подавляющее большинство никакого интереса к этому виду пищи не проявляло.

— Значит, все дело в образовании? Один умный муравей научился охотиться и приобщил к этому делу всех остальных. Так?

— Не совсем. В нашем эксперименте в одной из «наивных» семей в сто двадцать три особи обнаружилось семь муравьев, которые при встрече с ногохвосткой продемонстрировали весь стереотип охотничьего поведения: выследить, наскочить, ужалить.

— И как это понимать?

— Мы предложили гипотезу: чтобы какая-то сложная поведенческая форма распространилась, нужно совсем немного особей — носи­телей целостного стереотипа. Допустим, н­есколько муравьев умеют охотиться на ного­хвостку, и если вокруг ногохвосток много, они обучат этой технологии всех остальных. Но тут важно еще одно условие: остальные должны все-таки обладать неполными генетическими программами, запускающими эти стереотипы поведения. Наличие таких «спящих» фрагментов создает предрасположенность к определенной последовательности действий. То есть продвинутые особи не обучают остальных с нуля, а просто облегчают пробуждение существующих программ. Это мы назвали гипотезой распределенного социального обучения.

— А почему распределенного?

— Потому что речь идет о полных поведенческих программах и их фрагментах, распределенных между членами популяции. 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.

— Мда… Как все сложно.

— Так поэтому мы столько экспериментов и проводим.

В моей тарелке оказывается очередной кусок пирога. Пытаюсь его освоить с помощью ножа и вилки. Но как-то не выходит: движения получаются неловкими, капуста вываливается на скатерть. Приходится хватать пирог руками — это наталкивает на размышления о человеческой сущности.

У нас ведь тоже случаются продвинутые учителя, которые пытаются приобщить окружающих к какой-то поведенческой программе. Это может быть кто угодно: религиозные проповедники, вожди, производители гаджетов. Е­сли у остальных членов общества есть «спящие» фрагменты этого стереотипа, обучение оказывается успешным. Мы н­ачинаем истово креститься, строить коммунизм и покупать а­йпады. В этом мы не так сильно отличаемся от муравьев. Кстати, о муравьях…

Удобная цивилизация на столе

Уже вернувшись в Москву, я наткнулся на прекрасную цитату биолога Льюиса Томаса: «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 все — разве что телевизор не смотрят». Звучит вдохновляюще.

Муравьи — главный объект изучения Жанны Резниковой. Конечно, не только они. Есть еще жужелицы, мыши, крысы, пчелы и так далее. Но муравьи на первом месте.

— Ну, у биологов обычно есть какая-то специализация, — объясняет мне Резникова, принеся с кухни очередной чайник. У меня муравьи. Это еще с университета. Многих завораживает наблюдение за муравейником, за кипящей там деятельностью. Изучение т­акого объекта дает массу преимуществ. У Станислава Лема есть серия рассказов, где герои изучали под микроскопом маленькие цивилизации, задавали им разные траектории развития. Муравьи — это такая очень удобная цивилизация на столе. Они очень здорово соображают, прекрасно обучаются, у них очень сложная социальная жизнь — и все это можно смоделировать на столе, а е­сли не понравится, взять других.

— То есть муравьи — это удобно?

— И это тоже. Муравьи очень дешевые, работа с ними не требует капитальных вложений. Н­аши первые эксперименты делались вообще на спичках и пластилиновых шариках. Сейчас мы по-другому, конечно, действуем. Но все равно техника очень простая и дешевая. На международных конференциях я встречаюсь с теми, кто занимается дельфинами, слонами, шимпанзе, — они нам завидуют. Используя муравьев как объект, можно с небольшими затратами узнать очень много волнующего.

После завтрака, совмещенного с интервью, мы отправимся в лабораторию Института с­истематики и экологии животных СО РАН, которую возглавляет Жанна Резникова. Там я смогу убедиться, что муравьиную цивилизацию вполне можно разместить на столе и управлять ей с помощью нехитрых приспособлений. Тут самое главное не навороченные приборы, а тонкая методика исследования, которая оттачивается годами.

— Сейчас в биологии все основывается на оригинальных экспериментах, очень остроумных и изящных, — поясняет Резникова. — Вот, например, установлено, что пчелы могут передавать информацию, что у них есть язык. Чтобы это доказать, датские ученые создали робота-пчелу, способную совершать сложные движения телом и крыльями, имитируя пчелиный «язык танцев». Живые пчелы понимали робота и летели за кормом в заданную точку на расстояние до 2 км.

У самой Резниковой эксперименты не менее изысканные. Благодаря им ей, например, удалось показать, что муравьи способны считать и проводить арифметические вычисления.

Насекомые осваивают римские цифры

В колонии муравьев существует четкое разделение труда. Одни работают разведчиками и ищут источники пищи. Другие выполняют функцию фуражиров и тащат найденную еду в дом. В эксперименте Резниковой большая коробка-арена была разделена на две части высокой перегородкой. В одной половине жили муравьи, а в другой устанавливалась конструкция, напоминающая дерево-лаби­­ринт. На одну из веток этого дерева клали ­вату в сиропе и сажали муравья-разведчика.

— Допустим, поместили мы разведчика на двадцать третью веточку от входа. Он убедился, что там есть сироп, и возвратился по специальному мостику к своей группе. После этого группа муравьев-фуражиров без­ошибочно направляется к этой двадцать третьей веточке. Так мы поняли, что муравьи умеют считать по крайней мере до нескольких десятков.

— Но почему вы думаете, что это именно счет? Может быть, разведчик оставлял какой-то пахучий след — насколько я знаю, животные часто так делают.

— Чтобы это исключить, мы меняли лабиринт на новый — никаких пахучих следов там быть не могло.

— Хорошо. Но, может, муравей-разведчик с­ообщал своим коллегам не номер веточки, а, допустим, расстояние, которое надо пройти до ватки с сиропом?

— Такую возможность мы тоже учитывали. Поэтому и размеры лабиринта меняли, и форму. Но муравьи все равно влезали именно на ту ветку, номер которой им указал разведчик. Вообще, вопрос о том, доступен ли животным «истинный счет», очень дискуссионный. Это даже к людям относится. Двухлетние малыши, научившись говорить, н­ередко удивляют родителей, пересчитывая ступеньки, когда поднимаются по лестнице. Однако гордиться их математическими способностями еще рано, так как дети просто п­овторяют механически заученный ряд, с­оотнося его с моторными действиями. Им еще непонятно, что, сделав шаг, а за ним еще один, они прибавили к ряду две ступеньки.

— Но как вам удалось выяснить, что они умеют складывать и вычитать?

— Это уже более поздние наши исследования. Давайте я пойду чайник поставлю, а про счет вам лучше Борис расскажет. Он все-таки специалист по теории информации.

Борис Рябко, сидящий с нами за столом, не только профессор, ректор технического университета и муж Жанны Резниковой. Он еще и соавтор многих работ по поведению животных. Собственно, и познакомились они с Жанной, когда Борис пришел в биологическую лабораторию делать что-то вычислительное.

— Если в первой серии экспериментов ватку с сиропом клали на произвольную ветку, то потом в одной трети случаев ее помещали на десятую ветку, в другой трети — на двадцатую, а во всех остальных случаях номер ветки выбирался с помощью генератора случайных чисел.

Мне почему-то представился мультик. Возвращается муравей-разведчик в свою корпорацию и, шевеля усиками, сообщает: «Коллеги, вы будете-таки смеяться, но эти странные биологи опять облили сиропом двадцатую в­еточку. И что они этим имели в виду?» И муравьи-фуражиры, радостно схватив свои рюкзаки… К реальности меня возвращает г­олос Бориса:

— А дальше мы секундомером замеряли время, которое уходило у муравьев на передачу информации. Раньше, когда кормушка  помещалась  случайным образом, на передачу числа «двадцать» уходило примерно в десять раз больше времени, чем на передачу числа «два». Это как если бы мы не знали цифр и говорили: «Один плюс один плюс один плюс один» вместо «четыре». Но когда эти «двадцать» и «десять» стали регулярно повторяться, мы обнаружили, что время, необходимое для передачи информации, заметно сократилось. Муравьи явно придумали короткое имя для повторяющегося элемента. Мы ведь тоже говорим «вуз», а не «высшее учебное заведение»: так короче.

— То, что муравьи способны архивировать информацию, — это, конечно, очень здорово. Но я все еще не понимаю, при чем здесь сложение и вычитание…

— Потом началась новая стадия: кормушку снова стали крепить к случайным веткам. И, замеряя время, выяснили, что муравьи используют что-то вроде римских цифр.

— Поясните…

— Вот смотрите, мы с вами умеем пользоваться не только арабскими, но и римскими цифрами, например, на часах. Допустим, цифра семь — это пять плюс две палочки. А четыре — это пять минус одна палочка, которая поставлена слева.

— Но как вы поняли, что муравьи используют римские цифры?

— Ну, не обязательно римские — нечто, устроенное таким же образом. Мы снова замеряли время. И оказалось, что на передачу числа «двадцать один» времени уходит столько же, сколько на короткое обозначение «двадцать» и еще небольшой отрезок, примерно столько же на число «девятнадцать». А на число «двадцать два» — плюс два таких отрезка. Как с римскими цифрами. Все это, естественно, было статистически обработано, посчитаны коэффициенты корреляции и так далее. И в итоге мы можем относительно уверенно говорить, что муравьи умеют складывать и вычитать, правда, в довольно скромных пределах.

— Понятно ли, какими именно сигналами муравьи говорят друг другу «плюс», «минус», «десять» и так далее?

— Пока нет. Замеряли только время, которое муравьи тратят на контакты между собой. В­ообще, язык животных — это очень сложная тема. Вот сейчас Жанна вернется, лучше в ее присутствии говорить.

Человеческо-муравьиный словарь

15 июля 1799 года капитан французских войск Пьер-Франсуа Бушар при строительстве форта неподалеку от местечка Розетта в дельте Нила обнаружил черную плиту, испещренную каки­ми-то письменами. Камень передали ученым. Они выяснили, что на нем выбит один и тот же текст, только по-разно­му: древнеегипетскими иероглифами, египетским демотическим письмом и на древнегреческом языке. С помощью розеттского камня человечество смогло понять египетские иероглифы, которые столетиями считались неразрешимой загадкой. Н­ечто подобное нужно биологам, чтобы расшифровать язык животных.

— У животных вообще есть язык? — интересуюсь я у Жанны Резниковой, когда она в­озвращается с чаем и очередной порцией пирога.

— Здесь как с понятием «культура» — смотря что вкладывать в это слово. Вспомните знаменитые эксперименты с обезьянами. С помощью языка глухонемых они воспроизводили сотни слов и вполне осмысленно их использовали. Недавно в The Scientist мелькнуло сообщение о том, что павианы «читают». Уже давно было известно, что некоторые приматы обладают способностью вычленять грамматическую структуру предложения. А новый эксперимент показал, что павианы могут отделять осмысленные слова от бессмысленных сочетаний букв. Есть, конечно, и их собственные языки, с помощью которых животные общаются друг с другом. Тут столько разных исследований…

— Знаю. На эту тему выходило немало книг и статей. Давайте тогда только о муравьях. Как они передают сигналы?

— Движениями антенн, ног и щупиков. Это видно довольно отчетливо.

— Понятно ли, какое движение какой смысл несет?

— Вот с этим большие сложности. Представьте, что два человека встретились на улице, а мы наблюдаем за ними через стекло. Видно, что один вроде бы что-то спрашивает, другой ему что-то сообщает. И первый отправляется дальше. Мы понимаем, что, скорее всего, человек заблудился и выяснял дорогу. Но понять, какими словами или жестами он это делал ну совершенно невозможно! То есть о наличии языка мы судим по результатам деятельности. Но пока нет возможности выявить алфавит или составить русско-муравьиный словарь. Даже язык, на котором общаются между собой шимпанзе, до сих пор не расшифрован. Нам нужен свой розеттский камень, без него никак.

Тут в разговор вмешивается Борис:

— Я, например, считаю, что язык муравьев никогда не расшифруют. Просто в силу технических трудностей.

— А разве может быть язык, который нельзя расшифровать? Если мы знаем, что муравей говорит муравью: два раза налево, один раз направо; при этом двигает лапкой так, усиком так…

— Содержание его послания нам известно. Но дешифровать это совершенно невозможно. Муравей совершает множество телодвижений — тысячи. И как из них вывести алфавит? Пока у нас нет технических средств. М­ожет быть, если долго-долго перебирать на компьютере записи муравьиной коммуникации, что-то и удастся вычленить. Но я и в этом не уверен. Вот дельфины, н­апример. Удалось доказать, что у них есть нечто вроде имен. Но сам язык остался непонятным, хотя на компьютерах прокрутили километры фонограмм.

Наверное, после этого я буду смотреть на муравьев совсем иначе. Ведь они каждую секунду общаются на языке, который профессор криптографии считает непознаваемым. Это какая-то мистическая тайна.

— Ну, не все так безнадежно, — вступает в беседу Жанна Резникова. — В прошлом году мы с одной австрийской исследовательницей из центра Конрада Лоренца попытались заняться движением антенн. И у нас вышла статья в Behavioural Brain Research — это такой очень авторитетный журнал. Нам удалось показать, что, когда муравьи обмениваются пищей, у них больше задействована правая антенна. То есть они правши. Но это даже не первый шаг к пониманию языка — скорее ничтожная часть шага. И поэтому я в принципе согласна с Борисом. Может быть, когда-нибудь пару слов — «правый» и «левый» — расшифруем. Но не более того… Вы еще чаю не хотите? Тогда поехали к нам в лабораторию. У нас еще есть очень интересные исследования с мышами, чайками, ж­ужелицами и другими животными.