Обиженный муравей, общительный таракан... Новые научные данные ставят перед нами неудобные вопросы

Многие десятилетия мысль о том, что насекомые обладают чувствами и эмоциями, звучала в научном мире как еретическая шутка. Но по мере накопления данных исследователи начали пересматривать казавшееся очевидным мнение. Новые открытия ставят перед человечеством неудобные вопросы.

В теплый осенний день 2014 года Дэвид Рейнолдс должен был выступить на важном заседании в чикагском Сити-холле - помпезном здании городской администрации с мраморными лестницами, 23-метровыми классическими колоннами и сводчатыми потолками.

Помимо прочих обязанностей, Рейнолдс отвечал в мэрии за борьбу с насекомыми в общественных зданиях. Одним из пунктов повестки дня было обсуждение ассигнований на предстоящий год на эту самую борьбу.

Не успел чиновник начать говорить, как на стену выполз здоровенный толстый таракан. Блестящее черное тельце резко выделялось на белом фоне. Таракан неспешно полз в одному ему известном направлении, дерзко выставляя себя напоказ и словно дразня людей.

"Уполномоченный, сколько вам требуется в следующем году на уничтожение тараканов?" - осведомился в этот момент один из депутатов городского собрания. Вопрос был настолько своевременным, что зал грохнул. Началась суетливая охота за шестиногим нахалом.

Об этом случае написала газета Chicago Tribune. Ситуация выглядела комично, поскольку таракан появился, что называется, в тему. А еще оттого, что мы считаем насекомых роботоподобными существами, способными на мысли и чувства не больше, чем камни.

Предположение, что таракан просто развлекался или захотел поиграть, звучит нелепо. Но… нелепо ли?

В ходе исследований появляется все больше доказательств того, что насекомые могут испытывать довольно обширную гамму эмоций. Они радостно жужжат, обнаружив нечто приятное для них, и впадают в уныние от неприятных вещей, которые не в силах изменить. Они могут вести себя оптимистично, цинично, испуганно и реагируют на боль так же, как млекопитающие.

Конечно, никто еще не видел ностальгирующего комара, обиженного муравья или ехидничающего таракана (хотя насчет последнего - как знать). Но то, что их чувства сложнее, чем полагалось думать - факт, находящий с каждым годом все больше подтверждений.

Начав изучать поведение и эмоции плодовых мушек-дрозофил, профессор нейробиологии Оксфордского университета Скотт Уэдделл шутил: "Но я не собираюсь исследовать их амбиции".

Сегодня словосочетание "предприимчивое насекомое" уже не звучит анекдотически. Уэдделл установил, что дрозофилы обращают внимание на то, что делают остальные особи, и способны учиться друг у друга.

Между прочим, британское правительство официально признало, что эволюционные родичи насекомых - крабы и омары - обладают чувствами, и подготовило законопроект, запрещающий варить их заживо.

Но как определить, что чувствуют насекомые? Как отличить осмысленную реакцию от автоматической? И должны ли мы теперь относиться к ним иначе?

Закон эволюции

Насекомые - беспозвоночные членистоногие существа. Класс насекомых включает в себя свыше миллиона видов, отличающихся удивительным разнообразием. К ним относятся, например, стрекозы, моль, жуки-долгоносики, пчелы, сверчки, жуки-богомолы, мухи-однодневки, бабочки, головные вши...

Первые насекомые появились как минимум 400 млн лет назад, то есть задолго до того, как земля впервые содрогнулась от тяжелой поступи динозавров.

Последними общими предками насекомых и человека были похожие на личинок примитивные существа, жившие около 600 млн лет назад, после чего наши эволюционные пути разошлись.

Некоторые насекомые достигали гигантских размеров, как, например, древние стрекозы с размахом крыльев 70 сантиметров, и имели причудливые формы - например, мухи с хвостами, как у скорпионов, или мохнатые мотыльки, похожие на летающих пуделей.

С одной стороны, они во многом похожи на других животных, с другой - разительно от них отличаются. У насекомых, как у людей, есть сердце, мозг, кишки, мужские и женские половые органы, но отсутствуют легкие и желудок.

Нет и кровеносной системы - вместо этого содержимое их тел погружено в своеобразный суп, через который разносятся питательные вещества и выводятся отходы жизнедеятельности.

Поверх всего этого у них - твердый панцирь или экзоскелет из хитина, того же материала, который входит в состав клеточной оболочки грибов.

В мозгу насекомых нет развитых отделов, как у позвоночных, но имеются участки, отвечающие за определенные функции. Например, обучаемость и память соотносятся с "грибовидными телами" - куполообразными скоплениями клеток, сопоставимыми с корой головного мозга, играющей у людей важную роль в осуществлении высшей нервной (психической) деятельности.

Поразительно, но эти грибовидные тела имеются даже у личинок насекомых, и часть содержащихся в них нейронов сохраняется на протяжении всей жизни. Ученые предполагают, что благодаря этому взрослые насекомые способны хранить в памяти некоторые события, происходившие с ними на стадии личинки.

Появляется все больше свидетельств того, что параллели в устройстве мозга насекомых и других живых существ, стоящих выше на эволюционной лестнице, порождают и некоторое сходство познавательных способностей.

Пчелы, например, могут считать до четырех. У тараканов - развитая социальная жизнь, они образуют группы, держатся вместе и общаются между собой.

Муравьи способны находить в окружающей среде предметы, подходящие для выполнения определенных задач и пользоваться ими - например, окунают в жидкую пищу кусочки губчатых тканей и таким образом доставляют ее в муравейник.

Хотя мозг насекомых эволюционировал в том же направлении, что и человеческий, имеется принципиальное различие. Наш мозг так разросся, что потребляет 20% всей энергии тела. Его размер привел к формированию у женщин широких бедер, чтобы сделать возможным рождение младенцев с достаточно большими головами.

Мозг насекомых в несколько миллионов раз меньше. У дрозофил, которых изучал профессор Уэдделл, он размером с маковое зернышко.

Как им удается упаковать в столь маленький объем довольно сложные способности - загадка.

Итак, даже на первый взгляд, мозг насекомых достаточно развит, чтобы они могли испытывать разные чувства. Но для чего им это?

Чувства - это нервные возбуждения, возникающие в ответ на изменения окружающей среды и программирующие наше поведение. Они возникли в ходе эволюции, поскольку помогали животным, а затем и людям, реагировать правильно и повышали способность организма к выживанию и продолжению рода.

Профессор энтомологии Оксфордского университета Джеральдин Райт приводит в качестве примера такое простейшее и фундаментальное чувство, как голод. Возникнув, он заставляет живое существо менять свое поведение, а именно - сосредоточиться на поиске пищи.

Другие эмоции тоже играют мотивирующую роль. Ярость побуждает отразить агрессию и исправить то, что кажется нам несправедливым, счастье - совершать действия, приносящие удовольствие.

Это относится и к насекомым. Уховертка, испытывающая возбуждение от вида влажной расщелины с полусгнившими растениями, имеет меньше шансов погибнуть от голода и жажды, а паникующая и прикидывающаяся мертвой при виде хищника - погибнуть в его челюстях.

"Допустим, вы - пчела, угодившая в паутину, и паук стремительно приближается. Возможно, вы будете пытаться высвободиться автоматически, без каких-либо эмоций. Но лично мне сложно представить, что пчела при этом не чувствует некое подобие страха", - говорит Ларс Читка, руководитель изучающей поведение пчел научной группы Лондонского университета королевы Марии.

Еретическая идея

Создавая в 2001 году свою исследовательскую группу, профессор Уэдделл поставил перед собой простую задачу. Он хотел выяснить, ищут ли дрозофилы пищу активнее после того, как некоторое время не ели и, соответственно, знакомо ли им чувство голода. Оказалось, что да.

Вместо слова "голод" Уэдделл использует для описания поведения мушек осторожный термин "мотивация". То, что они с особым усердием разыскивают пищу, если давно не ели - факт, а называть ли это голодом, зависит от точки зрения.

Некоторые ученые упрекали профессора в антропоморфизме (уподоблении животных людям) и требовали вместо "чувства" говорить "внутренние состояния".

"Кое для кого это представляет проблему, - говорит он. - Мне часто приходилось вести схоластические споры о дефинициях".

Со временем исследования интеллекта насекомых вошли в моду, и вместо "мотивации" утвердилось определение "примитивные эмоции". Можно сказать, что они испытывают нечто подозрительно похожее на эмоции, говорит Уэдделл.

"Я всегда полагал, что физиологические реакции на отсутствие еды или секса правомерно называть "голодом" и "желанием", но избегал слово "эмоции", чтобы не иметь проблем. Однако чем дальше, тем меньше оно смущает коллег", - добавил он.

Направление сделалось популярным, накопилось много описаний, и предположение, что у насекомых могут быть эмоции, уже не является скандальным в академической среде. Но доказывать его довольно сложно.

У людей, так же как у других позвоночных - будь то крысы, овцы, собаки, коровы, тресковые рыбы или скворцы - однажды перенесенная травма формирует в дальнейшем повышенную осторожность.

До поры до времени никому не приходило в голову проверить, так ли это у насекомых.

В 2011 году Джеральдин Райт с коллегами из Университета Ньюкасла, где она тогда работала, решила этим заняться.

"Когда физиологи изучают человеческие эмоции, они могут спросить у людей, что те чувствуют", - говорит она. Выявление эмоций у пчел требует большой изобретательности.

Сперва исследователи приучили пчелиный рой связывать определенный запах с получением сладкого нектара, а другой запах - с неприятным для них раствором хинина, того самого, который придает своеобразный вкус тонику.

Потом разделили рой на две группы. Одну резко встряхивали. Пчелы терпеть этого не могут. Само по себе встряхивание для них не вредно, но служит для них сигналом опасности со стороны хищников. Другой предоставляли спокойно наслаждаться сладким напитком.

Затем пчел подвергли воздействию различных незнакомых им запахов. Те, кого не пугали, доверчиво протягивали навстречу свои хоботки, а пчелы из первой группы вели себя осторожнее - так сказать, сделались циниками. В этом смысле их реакции напоминали человеческие.

Эксперимент показал, что в возбужденном состоянии у пчел снижается содержание в мозге так называемых гормонов удовольствия - дофамина и серотонина, а также присущего лишь насекомым гормона октопамина, который, как принято считать, отвечает за позитивные ожидания.

Как указывает Джеральдин Райт, основной набор химических веществ в мозгу чрезвычайно устойчив и сформировался сотни миллионов лет назад. Таким образом, чувства насекомых могут быть куда ближе к нашим, чем принято думать.

"Было бы очень интересно посмотреть, как те или иные вещества определяют мозговую деятельность у живых существ, относящихся к разным эволюционным линиям, и велика ли разница", - говорит она.

Исследование плодовых мушек, проведенное профессором Уэдделлом, показало, что дофамин играет в их мозге ту же роль, что и у человека - при избытке вызывает предвкушение награды, а при недостатке - чего-то неприятного.

"Чрезвычайно любопытно, что у столь разных существ некоторые черты выработались параллельно, - говорит он. - Это доказывает, что они являются оптимальными для жизни".

Джеральдин Райт замечает, что из ее опыта с пчелами не обязательно вытекает, что все насекомые способны испытывать оптимизм и пессимизм. Пчелы в данном смысле исключение. Они в высокой степени социальны, совместная жизнь в улье предъявляет повышенные требования к познавательным способностям, так что их можно считать интеллектуалами в мире насекомых.

"Однако не исключено, что и другим в какой-то мере это присуще", - говорит она.

Недвусмысленный сигнал

Если насекомые испытывают эмоции, они должны проявлять их каким-то образом, доступным для наблюдения и описания.

Над этой проблемой размышлял еще Чарльз Дарвин. Свои мысли о том, как животные выражают свои чувства, он изложил в книге, которая так и называется - "Выражение эмоций у человека и животных" и до сих пор остается в тени знаменитого "Происхождения видов".

Дарвин утверждал, что способы выражения чувств, как все характеристики живых существ, не возникли из ниоткуда, Мимика, двигательные и звуковые реакции вырабатывались тысячелетиями в ходе эволюции, и в этом смысле между видами земной фауны тоже существует преемственность.

К примеру, Дарвин отмечал, что многим животным свойственно издавать в состоянии возбуждения громкие звуки. Наряду со щелканьем клювом у аистов и характерным треском хвостовых позвонков у гремучих змей он упоминал также стрекотание некоторых насекомых в момент сексуального желания. Он обратил внимание и на то, что пчелы жужжат по-другому, когда злятся.

И не только звуки. Вот, например, жук под названием "золотая черепашка", похожий на крошечную черепаху, которую окунули в расплавленное золото. Роскошный цвет образуется благодаря отражению света от наполненных особой жидкостью желобков в его панцире.

Но возьмите в руки одну из этих живых драгоценностей или подвергните любому другому стрессу, и жук на ваших глазах сделается темно-красным, как переливчатая божья коровка.

Большая часть исследований этого жука концентрировалась на физике того, как он меняет цвет. Но самое удивительное в том, что насекомое, похоже, контролирует этот процесс, выбирая окраску в зависимости от обстановки.

А еще есть китайская восковая пчела. Каждый год в октябре во время так называемого сезона кровопролития их атакуют гигантские шершни, прозванные шершнями-убийцами и имеющие обыкновение откусывать пчелам головы.

Эти шершни обитают на обширных пространствах Азии от Индии до Японии, и, по наблюдениям ученых, медленно расширяют свой ареал, будучи последнее время замеченными и в Северной Америке.

Они налетают на пчел, за несколько часов истребляя целые колонии - сперва рвут на части рабочих пчел, а затем принимаются за молодняк.

Авторы опубликованной в этом году научной работы установили, что во время нападения шершней пчелы издают многократно усиленное неистовое жужжание - можно сказать, кричат.

Акустически звук имеет много общего с сигналами тревоги у многих живых существ, от приматов до птиц и летучих мышей. Хотя это и не доказано, можно предположить, что пчелы таким образом выражают свой страх.

Малоприятная правда

Больше всего споров вызывает вопрос, способны ли насекомые испытывать боль.

"Есть много свидетельств, что личинки дрозофил чувствуют физическую боль. Они пытаются убежать, когда мы их сжимаем. Так же ведут себя взрослые особи, - говорит Грег Нили, профессор функциональной генетики Сиднейского университета. - Можно ли трактовать неприятные ощущения как боль в эмоциональном смысле, мы не знаем. Это главная проблема".

Накапливается все больше аргументов в пользу того, что насекомым ведома боль в человеческом понимании. Более того, они могут страдать от нее продолжительное время.

Если выработать у плодовых мушек ассоциацию между определенным запахом и чем-то неприятным, они станут убегать от этого запаха при каждом столкновении с ним. "Они способны устанавливать связь между чувственными ощущениями и нежелательными последствиями и стремятся избежать их", - говорит профессор Нили.

Если не давать дрозофилам такой возможности, они перестают сопротивляться и ведут себя беспомощно - очень похоже на людское отчаяние и депрессию

Но самый удивительный результат дало проведенное Нили исследование, в ходе которого он выяснил, что травмированные дрозофилы, вероятно, испытывают боль долгое время после того, как их повреждения зажили.

"Это состояние тревоги, при котором они, однажды испытав боль, всячески стремятся избежать чего-то подобного в будущем", - говорит исследователь. Совсем как у людей, страдающих после травмы от продолжительной невропатической боли.

Нили пока не экспериментировал с другими насекомыми, но полагает, что с ними дело обстоит аналогично.

"Если посмотреть на устройство мозга в целом - рецепторы, ионные каналы и нейромедиаторы, то все очень похоже", - говорит он.

Некоторые насекомые невосприимчивы к сигналам из внешней среды, как, например, личинки на стадии перехода во взрослое состояние, но это исключения, замечает Нили.

Вопрос в количестве

Все это подводит к неприятным для нас выводам.

Насекомые - самый преследуемый класс живых существ на Земле. Их убивают в огромных количествах, постоянно и не задумываясь. В это число входят 3,5 квадриллиона насекомых, ежегодно травимых инсектицидами в одних лишь Соединенных Штатах, 2 триллиона гибнущих под колесами машин в Нидерландах и намного большее количество других неучтенных жертв человека.

Хотя общую цифру назвать невозможно, несомненно, что она растет. Мир переживает настоящий геноцид насекомых, они пропадают из дикой природы устрашающими темпами.

За последние 25 лет число летающих насекомых в заповедниках Германии сократилось в четыре раза. Около 400 тысяч видов находятся на грани полного исчезновения.

Открытие того, что у насекомых есть чувства, ставит неудобный вопрос перед учеными, прежде всего теми, кто это обнаружил.

Дрозофилы - классический объект исследований со времен открытия генетики. Сейчас о них известно больше, чем о каком-либо другом виде насекомых. Google содержит ссылки на 762 тысячи научных работ, в которых употреблено латинское название "Drosophila melanogaster".

Набирает популярность также изучение пчел, дающее обширный материал по многим темам - от эпигенетики (науки о том, как окружающая среда влияет на гены) до проблем обучаемости и памяти.

И дрозофилы, и пчелы перенесли более чем достаточное количество опытов над собой.

"Я люблю наблюдать за пчелами, занимаюсь этим большую часть моей научной карьеры, и мне их очень жалко", - говорит Джеральдин Райт, уже несколько десятилетий придерживающаяся вегетарианских убеждений.

"Количество насекомых, приносимых в жертву науке, в общей массе ничтожно, так что это еще можно счесть оправданным, - продолжает она. - Но люди в принципе слишком пренебрежительно относятся к чужой жизни. Мы походя отнимаем ее у растений и насекомых, у млекопитающих и друг у друга".

Если использование насекомых для научных опытов ни у кого не вызывает особых возражений, то применительно к другим сферам жизни возникают головоломные проблемы, если исходить из того, что насекомые хотя бы отчасти способны думать и чувствовать.

Один исторический прецедент имеется: Европейский союз запретил использовать в качестве пестицидов производные никотина, чтобы защитить пчел. Последуют ли за ним другие страны и регионы мира?

Насекомых все чаще пропагандируют как гуманную и экологически прогрессивную замену мясу позвоночных. Но станет ли это моральной победой? В конце концов, подсчитано, что вместо одной коровы придется убить 975225 кузнечиков.

Возможно, мы так неохотно соглашаемся с тем, что насекомые могут чувствовать, потому что эта мысль нас сильно расстраивает.