 |
Муравей в Балтийском янтаре. 2007 год.
Источник:
TheBrockenInaGlory / Richard Bartz / commons.wikimedia.org
|
Эусоциальность — форма социальной организации животных, для которой характерны совместный уход за потомством и разделение репродуктивного труда. Самый простой пример — пчелы и муравьи, но эусоциальность встречается у ракообразных и даже млекопитающих (таких, как голый землекоп). С некоторыми допущениями к эусоциальным видам можно отнести и человека. Первыми же концепцию «одни размножаются, другие работают» «открыли» ископаемые тараканы.
Отрывок из книги биолога Эдварда Уилсона о том, как интересы колонии становятся важнее личных потребностей.
Эволюция насекомых
Эусоциальность развилась не у самых многообещающих (на первый взгляд) видов. Какими бы устойчивыми и структурированными ни были рой, стая, косяк, стадо или мурмурация, насколько мне известно, они не дали начало колониям, разделенным на репродуктивные и нерепродуктивные касты. Мне и моим коллегам-биологам пришлось искать истоки возникновения таких высокоразвитых сообществ в других местах. Нам удалось найти их среди древних видов, обладавших совершенно иными жизненными циклами и социальным поведением, причем нередко они не выглядели наиболее приспособленными, однако оказались крайне успешными.
Кроме того, несмотря на то что эусоциальность сулила огромные экологические преимущества, возникала она очень редко. Согласно имеющимся у нас данным, этот процесс обычно начинался с того, что некоторые члены группы (обычно семьи) проявляли альтруизм на уровне, превосходящем тот, что обычно встречается среди родителей и их потомства. По крайней мере, небольшое число особей вдруг отказывалось от размножения. Последний шаг, таким образом, был не следствием близкого родства среди членов группы, как полагали многие исследователи. Верно обратное: близкое родство в группе обычно являлось следствием возникновения эусоциальности.
Попробую объяснить эту парадигму так, как ее понимаю я и ряд других исследователей. Начну с рассказа о тех удивительных успехах, которых добились насекомые.
Палеонтологи, изучающие окаменелости, а также социальные биологи, работающие с ныне живущими видами, повсюду искали проявления эусоциальности. В основном они изучали насекомых. Нам известно более 1 млн видов. Удалось выяснить, что из всего многообразия насекомых лишь около 20 000 видов обладают эусоциальностью. В основном это муравьи, социальные пчелы и осы, а также термиты. Существуют еще эусоциальные виды жуков, трипсов и тлей. Полный список видов может показаться длинным, но это лишь 2% от миллиона известных науке современных насекомых. […]
Относительная редкость и молодость (в геологических масштабах) эусоциальности, вероятно, связаны с тем, что она является последней и наиболее значительной инновацией в мире насекомых. Первой инновацией было собственно появление насекомых. […] Второй инновацией насекомых стало появление полета с помощью крыльев — именно они были первыми животными, покорившими воздух. После этого насекомые развили способность складывать крылья на спине, благодаря чему некоторые виды могли не только летать, расправив крылья, но и искать укрытие на земле, если им угрожали хищники. Вы сейчас, наверное, подумали о тараканах — и вы совершенно правы! Они были одними из первых, кто обзавелся этой способностью. Следующей инновацией был полный метаморфоз, при котором незрелая форма животного радикальным образом отличается от взрослой особи в плане анатомии и образа жизни. Например, гусеница питается листьями растения, а после метаморфоза превращается в бабочку и пьет нектар из его цветков. Метаморфоз дает одной и той же особи доступ к нескольким источникам пищи, а иногда и к нескольким средам обитания. Так, например, стрекоза переходит от жизни в воде к полету.
Наконец, после всех этих эволюционных достижений, возникают эусоциальные колонии, появившиеся лишь после многократных и существенных перемен в анатомии и образе жизни насекомых и других членистоногих, происходивших в течение первых 325 млн лет их истории. До этого момента на суше не было ни муравьев, ни термитов, ни чего-то подобного. […]
Кроме того, несмотря на то что эусоциальность сулила огромные экологические преимущества, возникала она очень редко. Согласно имеющимся у нас данным, этот процесс обычно начинался с того, что некоторые члены группы (обычно семьи) проявляли альтруизм на уровне, превосходящем тот, что обычно встречается среди родителей и их потомства. По крайней мере, небольшое число особей вдруг отказывалось от размножения. Последний шаг, таким образом, был не следствием близкого родства среди членов группы, как полагали многие исследователи. Верно обратное: близкое родство в группе обычно являлось следствием возникновения эусоциальности.
Попробую объяснить эту парадигму так, как ее понимаю я и ряд других исследователей. Начну с рассказа о тех удивительных успехах, которых добились насекомые.
Палеонтологи, изучающие окаменелости, а также социальные биологи, работающие с ныне живущими видами, повсюду искали проявления эусоциальности. В основном они изучали насекомых. Нам известно более 1 млн видов. Удалось выяснить, что из всего многообразия насекомых лишь около 20 000 видов обладают эусоциальностью. В основном это муравьи, социальные пчелы и осы, а также термиты. Существуют еще эусоциальные виды жуков, трипсов и тлей. Полный список видов может показаться длинным, но это лишь 2% от миллиона известных науке современных насекомых. […]
Относительная редкость и молодость (в геологических масштабах) эусоциальности, вероятно, связаны с тем, что она является последней и наиболее значительной инновацией в мире насекомых. Первой инновацией было собственно появление насекомых. […] Второй инновацией насекомых стало появление полета с помощью крыльев — именно они были первыми животными, покорившими воздух. После этого насекомые развили способность складывать крылья на спине, благодаря чему некоторые виды могли не только летать, расправив крылья, но и искать укрытие на земле, если им угрожали хищники. Вы сейчас, наверное, подумали о тараканах — и вы совершенно правы! Они были одними из первых, кто обзавелся этой способностью. Следующей инновацией был полный метаморфоз, при котором незрелая форма животного радикальным образом отличается от взрослой особи в плане анатомии и образа жизни. Например, гусеница питается листьями растения, а после метаморфоза превращается в бабочку и пьет нектар из его цветков. Метаморфоз дает одной и той же особи доступ к нескольким источникам пищи, а иногда и к нескольким средам обитания. Так, например, стрекоза переходит от жизни в воде к полету.
Наконец, после всех этих эволюционных достижений, возникают эусоциальные колонии, появившиеся лишь после многократных и существенных перемен в анатомии и образе жизни насекомых и других членистоногих, происходивших в течение первых 325 млн лет их истории. До этого момента на суше не было ни муравьев, ни термитов, ни чего-то подобного. […]
 |
Пчела, застывшая в янтаре.
Источник: imv / istockphoto.com |
Насколько мы можем судить на основании богатых палеонтологических данных, в палеозойскую эру, начавшуюся примерно 415 млн лет назад и завершившуюся около 252 млн лет назад, эусоциальности еще не было. Конечно, все может измениться: мы постоянно находим новые ископаемые. В это время могли существовать виды, жившие в эусоциальных колониях, — это могли быть редкие или локальные популяции, пока еще не обнаруженные палеонтологами. Они также могли эволюционировать в скрытых нишах, что характерно для современных эусоциальных короедов и галлообразующих трипсов. Однако до сих пор в богатых палеозойских отложениях нам не удалось обнаружить среди известных видов анатомически отличных представителей касты рабочих, что является отличительной чертой эусоциальности. […]
Почему эусоциальность возникает так поздно? И почему она остается столь редким явлением, особенно с учетом того, насколько успешной оказалась эта экологическая стратегия? […]
Все, что нужно для перехода от жизни в одиночку к эусоциальному существованию, — это заглушить мутацию одного или нескольких аллелей, которые предписывают склонность родителей к тому, чтобы сначала заботиться о потомстве, а потом расставаться с выводком, когда он достигнет зрелости.
Вторая описанная предварительная адаптация, укладывающаяся в теорию о переходе к эусоциальности, — это предрасположенность одиночных пчел к эусоциальному поведению, когда их вынуждали к этому ученые в ходе экспериментов. В таких условиях партнеры разделяли между собой работу по добыванию пищи, прокладке туннелей и защите гнезда.
Кроме того, у эусоциальных пчел роль лидера брали на себя самки — одна пчела руководит, а остальные подчиняются. Такое элементарное разделение труда, по-видимому, появляется из-за наличия более раннего поведенческого плана, где одиночные особи переходят от одних задач к другим по мере их выполнения, то есть просто делают то, что нужно для выращивания собственного потомства. У эусоциальных видов этот алгоритм меняется: особь будет стремиться избегать выполнения задач, которыми уже занят другой работник. Очевидно, что обеспечивающие потомству постоянный уход пчелы и осы «заряжены» на быстрый переход к эусоциальности (то есть имеют сильную предрасположенность к ней при наличии особого стимула) в ситуации, когда групповой отбор (конкуренция с одиночками или другими группами) способствует таким изменениям. […]
Когда взаимодействуют два индивида или более, то, согласно этой теории, первым к выполнению задачи приступает тот, у кого пороговое значение для отклика ниже. Действия этой особи подавляют отклик у партнеров, то есть они не приступают к выполнению той же работы (что уже не требуется), а переходят (инстинктивно) к другим доступным задачам. […]
Сравнительные исследования в полевых и лабораторных условиях показали, что с момента возникновения эусоциальности у животных рабочий постоянно находится в противоречивом положении: с одной стороны — собственные интересы, с другой — интересы колонии. Когда организация на уровне колонии становится более важной для успешности аллелей, предписывающих эту организацию, значение выживания и воспроизводства отдельного рабочего резко снижается. Наконец, при обязательной эусоциальности репродуктивные возможности рабочих особей подавляются на генетическом уровне, и возникает подлинный суперорганизм.
Почему эусоциальность возникает так поздно? И почему она остается столь редким явлением, особенно с учетом того, насколько успешной оказалась эта экологическая стратегия? […]
Все, что нужно для перехода от жизни в одиночку к эусоциальному существованию, — это заглушить мутацию одного или нескольких аллелей, которые предписывают склонность родителей к тому, чтобы сначала заботиться о потомстве, а потом расставаться с выводком, когда он достигнет зрелости.
Вторая описанная предварительная адаптация, укладывающаяся в теорию о переходе к эусоциальности, — это предрасположенность одиночных пчел к эусоциальному поведению, когда их вынуждали к этому ученые в ходе экспериментов. В таких условиях партнеры разделяли между собой работу по добыванию пищи, прокладке туннелей и защите гнезда.
Кроме того, у эусоциальных пчел роль лидера брали на себя самки — одна пчела руководит, а остальные подчиняются. Такое элементарное разделение труда, по-видимому, появляется из-за наличия более раннего поведенческого плана, где одиночные особи переходят от одних задач к другим по мере их выполнения, то есть просто делают то, что нужно для выращивания собственного потомства. У эусоциальных видов этот алгоритм меняется: особь будет стремиться избегать выполнения задач, которыми уже занят другой работник. Очевидно, что обеспечивающие потомству постоянный уход пчелы и осы «заряжены» на быстрый переход к эусоциальности (то есть имеют сильную предрасположенность к ней при наличии особого стимула) в ситуации, когда групповой отбор (конкуренция с одиночками или другими группами) способствует таким изменениям. […]
Когда взаимодействуют два индивида или более, то, согласно этой теории, первым к выполнению задачи приступает тот, у кого пороговое значение для отклика ниже. Действия этой особи подавляют отклик у партнеров, то есть они не приступают к выполнению той же работы (что уже не требуется), а переходят (инстинктивно) к другим доступным задачам. […]
Сравнительные исследования в полевых и лабораторных условиях показали, что с момента возникновения эусоциальности у животных рабочий постоянно находится в противоречивом положении: с одной стороны — собственные интересы, с другой — интересы колонии. Когда организация на уровне колонии становится более важной для успешности аллелей, предписывающих эту организацию, значение выживания и воспроизводства отдельного рабочего резко снижается. Наконец, при обязательной эусоциальности репродуктивные возможности рабочих особей подавляются на генетическом уровне, и возникает подлинный суперорганизм.
По теме:
- Общественные насекомые: Кто управляет муравейником
- Термиты-бомбы: Самое удивительное оружие в природе
- Общественные насекомые: Как и почему возникают касты
- Китайская оса маскирует гнездо мёртвыми муравьями
- Как муравьи защищают свои «мегаполисы» от эпидемий
- Единый разумулья. Муравьи и другие социальные животные
- Битва титанов
- Экскурсии в муравейник: кухня муравьев
- Как устроен роддом в муравейнике
- Эусоциальность: Люди, муравьи, голые землекопы и другие общественные животные
- Скрытая жизнь колонии медовых муравьев
- Как муравьи атакуют гнездо ос
- «Квартирный вопрос» выявил приверед среди муравьев
- Муравьи оказывают «медпомощь» раненым собратьям
- Как маленькие муравьи учат большого человека мудрости
- Математическая модель популяции муравьев позволила найти решения древнейшей шахматной задачи