устройство, с химической точки зрения оборудование самца настолько просто, насколько это возможно: один-единственный тип обонятельных рецепторов в нейронах чувствительных к бомбиколу рецепторов на его антеннах – это все, что ему нужно, чтобы найти пару.
Механизмы химического восприятия ночных бабочек изучены хорошо, потому что они являются экономически важной группой насекомых, и это особенно справедливо в отношении Bombyx mori, потому что он дает нам шелк. Собственно говоря, тутовый шелкопряд приобрел свой нынешний облик исключительно потому, что мы его одомашнили (как коров, овец, кур, пчел) свыше 5000 лет назад. С тех пор как эти бабочки были одомашнены, их самцы практически перестали летать[102] и потому полностью полагаются на помощь человека: их выращивают на фермах как машины по производству шелка. Экономика торговли шелком помогла финансировать исследования их биологии (того, что от нее осталось) в целях их успешного разведения. Тутовый шелкопряд был первым чешуекрылым (бабочкой), геном которого был секвенирован (2008), и за этим вскоре последовало изучение генов и рецепторов, проявляющих активность в антеннах. Это исследование дало нам один из самых совершенных инструментов, позволяющих понять действие хемосенсорных механизмов насекомых.
О том, как осы обнаруживают химические вещества, мы знаем почти исключительно по наездникам, у которых в процессе эволюции развилась способность распознавать присутствие скрытой добычи[103]. В первой главе мы уже упоминали о том, как некоторые осы реагируют на химические сигналы, посылаемые в воздух растениями, которыми питаются гусеницы, клопы или личинки жуков. Летучие вещества растений, образующиеся в ответ на их поедание, широко используются для привлечения хищников вроде ос, мух и жуков, способных избавить растение от его врага, и такие сигналы легко обнаруживаются на больших расстояниях.
Сигналы, вырабатываемые животными-хозяевами, – более надежный ориентир, чем сигналы от растений, но и обнаружить их иногда труднее. Одним из таких сигналов является запах выделений хозяина. Очень у немногих организмов испражнения не обладают сильным запахом – к сожалению, такова природа отходов жизнедеятельности. Если вы охотитесь на определенный вид добычи, что может быть полезнее, чем выработать чувствительность к запаху ее помета? Это своего рода химическое подслушивание, которым славятся паразитоиды (для экскрементов насекомых в английском есть отдельный термин – frass[104]). Существует даже технический термин для обозначения химических веществ, которые выделяются одним организмом и обнаруживаются другими видами, извлекающими из этого выгоду, – кайромоны. Но не важно, чем именно руководствуется паразитоидная оса в ходе дистанционного прослушивания сигналов – сладким ароматом фекалий или зовом растения о помощи: главное, что она может сузить свой поиск до конкретного растения, а затем воспользоваться для непосредственного обнаружения добычи другими сигналами вроде вибраций.
Каким образом осы-охотники вроде Ammophila с помощью химических соединений определяют местонахождение добычи, известно хуже. Но вполне вероятно, что они также используют кайромоны, поскольку могли унаследовать тот же самый хемосенсорный механизм от общего с паразитоидами предка. Одним из примеров такого рода являются осы-тифииды, которые охотятся на питающихся травой личинок пластинчатоусых жуков. Эти осы способны ощущать химические вещества, которые выделяет трава, когда ее поедают личинки. Они оказались настолько успешными охотниками на жуков, что их стали использовать в качестве агентов биологического контроля для борьбы с инвазивными популяциями таких жуков, как японский хрущик Popillia japonica и восточный хрущик Anomala orientalis – основными вредителями газонов.
Однако если добыча живет под землей, то такие знаки, как вибрации и химические вещества, полезны для охотника исключительно вблизи, поскольку не распространяются через почву на большие расстояния. Например, осы-тифииды также охотятся на личинок жуков, роющихся под землей, обнаруживая их подземные пиршества по химическим соединениям, которые образуют запах их тела или помета и исходят от личинок и их следов, но они способны обнаружить эти химические сигналы лишь на глубине до двух сантиметров от поверхности почвы. Объекты, лежащие ниже этой границы, скорее всего, окажутся слишком глубоко, чтобы можно было точно определить их расположение[105].
Обонятельные способности ос позволили запатентовать интересное устройство – «осу-ищейку» (Wasp Hound), ручной детектор запахов, который использует сенсорные способности паразитоидных ос, чтобы выявлять взрывчатые вещества вроде тротила, «Семтекса» и пороха, либо запрещенные вещества, такие как кокаин[106]. «Оса-ищейка» работает на «осиной тяге»: внутри детектора находятся крошечные осы-наездники Microplitis croceipes, которые в природе реагируют на химические сигналы в помете своего хозяина, совки Heliothis zea, чтобы определить его местонахождение. В 1980-е годы ученые обнаружили, что самок этой осы можно научить посредством ассоциативного обучения связывать определенный тип молекул с вознаграждением[107] и таким образом распознавать очень специфические запахи, в том числе близкородственных химических соединений.
Осы лучше справляются с работой ищеек, чем собаки, по нескольким причинам. Во-первых, они не устают, как собаки, и поэтому могут работать дольше. Во-вторых, в отличие от собак на ос вряд ли повлияет поведение дрессировщика или кого-либо еще. В случае с собаками это называется «эффектом экспериментатора»: кажется, что животное реагирует на тестовый стимул, хотя на самом деле оно реагирует на находящегося рядом человека. Вполне очевидно, что, если вам нужно с помощью животного узнать, есть ли в пределах досягаемости взрывчатое вещество или опасное химическое соединение, вы хотите, чтобы это животное реагировало исключительно на присутствие или отсутствие химического вещества, а не на тревожное поведение человека, стоящего поблизости.
Самый известный пример эффекта экспериментатора связан с лошадью и ее хозяином, которые прославились в начале 1900-х годов. С тех пор конь Умный Ганс стал хрестоматийным примером в любой книге по психологии. Это не шутка: Умный Ганс был известен своими математическими способностями – он умел считать, складывать, вычитать, делить, умножать, делить дроби, определять время, писать по буквам и даже понимал немецкий язык. Просто невероятно. Его владелец герр Вильгельм фон Остен не мог нарадоваться, он спрашивал Ганса: «Сколько будет шесть плюс шесть?», и конь стучал копытом 12 раз. Герр фон Остен гастролировал с Гансом по Германии, повсюду собирая восхищенные толпы. Такой интеллект у животного, не принадлежащего к приматам (шимпанзе, например, умеют считать), вскоре привлек внимание ученых. Они убедились, что со стороны фон Остена это не был какой-то дешевый трюк: Ганс точно так же давал правильные ответы, если вопросы задавали другие люди, даже когда фон Остена не было рядом.
Но ученые также поняли, что Ганс правильно отвечал только тогда, когда видел человека, задающего вопросы, и (что важно) только тогда, когда этот человек сам знал ответ. Оказалось, что поднятая бровь, возбужденное покачивание ногой, легкий вздох – любой незначительный сигнал от дрессировщика – может заставить Ганса дать желаемый ответ. Так что Ганс действительно был умен: он реагировал на сигналы, которые
