Открытия и гипотезы, 2015 №02

Нельзя сказать, что у муравьев есть «техника» и «цивилизация» или «разум». Они — просто животные, насекомые. И нельзя сказать, будто они — машины, автоматы, действующие по заложенной в них программе.

Нет, они — просто животные, насекомые.

Очень важно понимать, что кроме нас, каких мы себя знаем изнутри, разумных людей, и кроме сделанных нами машин, которые работают по программе, — есть в мире и нечто иное. Животные, насекомые — они устроены иначе.

Георгий Юрьевич Любарский

Муравьи-листорезы. Рабочие разных каст (слева) идее матки (справа).

Сказки мирмекологов

У исследователей муравьев, живущих в своем мире. — свои сказки. Сказки мирмекологов — это не фантазии. Это то, что наблюдал тот или иной исследователь.

Однако это не опубликовано, не описано, не может выступать в качестве научного факта — не подтверждено. Возможно, при проверке выяснится, что объяснение у сказочного наблюдения какое-то иное, не то, что само напрашивается. Так что это не факт, но знать его занятно.

* * *

В лесах Перу разные виды муравьев используют одни и те же дороги. Вот идет колонна муравьев-листорезов Atta. Численностью этак в несколько тысяч. Несут листья с дерева в муравейник. А навстречу — колонна муравьев-кочевников Eciton тоже числом тысяч в десять. Листорезы останавливаются и ждут, пока по дороге идут кочевники. Не разбегаясь и не нападая. А по бокам колонны кочевников идут сторожа-охранники, чтобы наблюдать за окружающим, и не подают сигналов тревоги — что особенного, ну стоят листорезы, ждут очереди. Вот разрыв в движении: какие-то кочевники замешкались, разорвалась колонна и освободилась дорога ненадолго. И по ней пошли листорезы с листьями в челюстях, а кочевники отошли в сторонку и пережидают, когда пройдут листорезы

* * *

Обычная форма наблюдения за муравьями — подойти к муравьиной дороге и начать фотографировать их передвижения или метить муравьев. Метят их индивидуально, нитрокраску крошечной капелькой наносят на спину, муравью она не мешает.

Однако муравьи держат вокруг дороги охрану, наблюдателей, и, если кто подходит, — к нему выдвигается боевой отряд.

Исследователь устраивает лежку с фотоаппаратом, чтобы заснять поведение у приманки. Из муравейника высыпает добрая треть его обитателей и залезает на исследователя. Кто-то просто деловито бегает по ученому, кто-то старательно кусает, кто-то поливает кислотой. Многие сотни муравьев несколько часов всячески испытывают новое животное на своей территории. Это надо перетерпеть.

На следующий день исследователь залегает, и тут же появляются муравьи. Каких-то пара сотен. Они на него залезают, бегают по исследователю, исследуют его и через четверть часа уходят. На третий день к ученому муравьи не подходят. «Он всегда тут лежит», «он неопасен», «это наш неопасный ученый».

Всё, привыкли, можно спокойно работать. Когда идет мечение на муравьиной дороге — муравьи волнуются. Огромный ученый выхватывает одного за другим фуражиров и наносит на них краску. Охрана в негодовании, на дороге затор, воины атакуют ботинки. Если действовать аккуратно, отпуская муравьев невредимыми, помещая помеченных туда же, где взял, и не повреждая муравьев, довольно скоро дорога затихает и входит в прежний ритм. За маленьким исключением. Муравьи, бегущие по участку дороги, где работает исследователь-метчик, не пробегают мимо, а на некоторое время замирают поблизости от него — чтобы спокойно взял и пометил. Ну что, тут такая дорога, тут метят, от этого не плохо, надо только чуть подождать. Вполне нормально.

* * *

Дороги у формик длинные, в десятки метров, а от них — невидимыми листиками — отходят индивидуальные участки, на которых внегнездовые фуражиры ищут всякую питательность. Во внегнездовые фуражиры попадают муравьи уже взрослые, в няньки негодящие, но — по большому счету — еще салаги. Новобранец занимает самое крайнее место — получает кормовой участок на самом конце длинной дороги, а кто по-старше — сдвигается внутрь, ближе к муравейнику, так что туда-обратно ноги бить меньше. Старослужащие вообще из фуражиров уходят. Как фуражир вплотную к муравейнику придвинулся, следующая его работа — на куполе стоять, гнездо охранять.

Тут вообще далеко ходить не надо, вышел из нужного входа и на крыше родного дома вахту отстоял. Но опыт требуется немалый — чтобы всякую вредную тварь видеть, врагов упреждать, дом защищать. Самое старослужащему место.

Этот был ни то ни се, ни салага ни дембель, как раз посередке, и участок его располагался примерно у середины дороги.

Нормальный фуражир. Вышел на вахту, патрулирует свой участок, присматривает, чтоб съедобное шло в муравейник, а вредное — вон. И участок средний, ничего на нем толкового в тот день не было, мотался муравей по нему просто так. Служба идет.

Ему подложили ягоду малины, раскрошив на красные шарики. Малины в том году было много, и вообще в этот день в гнездо что-то другое носили, так что вызывать носильщиков фуражир не стал. Успеется.

Залез в россыпь малинных шариков, деловито ее исследовал, полизал сиропу. Оно так вроде и лучше.

Прилетела муха-сепсида. Черная, блестящая, примерно с формику размером. Небыстрая, но тоже есть хочет. Села неподалеку и пошла к малине. Муравей заметил, насторожился, медленно водит антеннами.

Потом сорвался и кинулся на муху. Та испуганно взлетела. Муравей вернулся к обходу малинных шаров. Все на месте, все целы. Муха, помотавшись в воздухе, села с другой стороны и снова направилась к малине. Муравей опять ее отогнал.

Это продолжалось довольно долго. Поймать сепсиду охотник в принципе мог — скорости бы хватило. Он не ловил, совершал быструю, вполне агрессивную с виду пробежку в направлении мухи, а спугнув ее, степенно возвращался к обходу. Глупая муха поняла, что не обломится, раза с пятого и наконец убралась. Малина была сохранена нетронутой, хоть и не особо нужной. Но порядок соблюден — ежели на участке малина, то всяким там нечего… И опять же служба идет.

* * *

Около входа в муравейник Myrmica суетились муравьи. Медные, аккуратные, длиной в полсантиметра, мирмики жили в бревне, снизу был один из входов в гнезда — на проплешину между моховыми подушками.

Сантиметрах в 15 от входа — по муравьиным меркам, считай, у самых дверей — толклось семь — девять муравьев. Стояли неровным кругом. Между ними было что-то ярко-красное, и оно двигалось.

Маленькую, величиной с голову муравья, красную пластмассовую бусинку муравей охватывал ногами и катался вместе с ней одним большим мячом. Перекатившись несколько раз, слезал, и шарик оплетал другой муравей. Один за другим они катались мячиком в кругу ожидающих очереди.

Нет, не футбол, конечно. Как называется — когда во дворе стоят парни и один подбрасывает ногой мяч, пока не упустит, и тогда его место занимает другой? Чеканка.

Колибри оказались убийцами

Специалистам известно, что самцы и самки колибри Phaethornis longirostris, живущих на побережье Коста-Рики, отличаются по форме клюва. Долгое время было неясно, с чем связано это различие — предполагалось, что оно обусловлено разными пищевыми предпочтениями обоих полов, которые стали собирать нектар с разных видов цветов, чтобы избежать взаимной конкуренции. Однако авторы статьи показали, что на форму клюва колибри влияет их репродуктивное поведение.

В течение четырех лет ученые из Университета Коннектикута наблюдали за пятью токовищами колибри — так называются участки, на которых они спариваются. Перед тем, как приступить к размножению, самец Р. longirostris должен прогнать с токовища всех конкурентов. Выяснилось, что чаще всего победу в этих битвах одерживают самцы с наиболее длинными и заостренными на конце клювами.

Кроме того, форма клюва самцов колибри меняется именно в период полового созревания: его верхняя створка удлиняется, заостряется и становится чуть изогнутой на конце. Клюв же неполовозрелых самцов по форме не отличается от клюва самок. Ученые не раз наблюдали, как колибри пытались воткнуть свой заостренный клюв в горло других самцов.

Интересно, что специальное вооружение, используемое в турнирных боях, характерно для многих млекопитающих и насекомых, но очень редко встречается среди птиц.

Птичья мимикрия

Серые аулии (Laniocera hypopyrra) — это небольшие птицы из отряда воробьинообразных, живущие в тропических лесах бассейна Амазонки. Во взрослом возрасте аулии имеют серую непримечательную окраску, однако их птенцы покрыты ярким оранжевым пухом. Ранее считалось, что это помогает им теряться на фоне каких-то опушенных плодов.

Однако специалисты из Калифорнийского университета выяснили, что в реальности птенцы аулий подражают ядовитым гусеницам Megalopyge и Podalia (семейство Меgаlopygidae). Эти гусеницы несут на себе густой длинный «мех», состоящий из оранжевых волосков с белым утолщением на вершине. Похожими белыми «головками» заканчиваются и бородки пуховых перьев птенцов аулий.

Исследователи засняли на видео, как потревоженные птенцы прижимают голову к гнезду и начинают водить ей из стороны в сторону, в точности как ядовитые гусеницы.

В двухнедельном возрасте длина птенцов составляет 14 сантиметров. Максимальная длина гусениц практически такая же — около 12 сантиметров.

Когда потомство аулий начинает летать, оно теряет свой оранжевый пух. Это доказывает что мимикрирующая окраска нужна птенцам, чтобы пережить период неподвижности.

Кошачья аккуратность

В отличие от людей, кошки и собаки не в состоянии управлять своими щечными мышцами для обеспечения аккуратного поступления жидкости в ротовую полость (ее всасывания). Однако кошки, в отличие от собак, почти не разбрызгивают воду при ее питье.

Объяснить причины этого ученым помогла физика. Кошки, как оказалось, эффективно используют язык, чтобы с его помощью вытянуть столб жидкости. Это достаточно известное явление в молекулярной физике, основанное на поверхностном натяжении воды.

Язык кошки, соприкасаясь с поверхностью жидкости, при подъеме увлекает за собой часть этой жидкости со скоростью примерно один метр в секунду. Благодаря поверхностным силам вода оказывается в подвешенном состоянии. Столб жидкости имеет при этом цилиндрообразную форму.

Поднимая язык, кошка после отрыва столба воды успевает поймать его и таким образом не допустить разбрызгивания жидкости. Частота, с которой животное способно закрывать рот, достигает четырех герц.

В отличие от кошек, собаки не настолько аккуратны: они с большой силой опускают язык в жидкость, поэтому им не удается создать и захватить столб жидкости, в отличие от кошек. Кроме того, согласно исследованиям ученых, неуклюжесть собак растет с увеличением их размеров.

Электрическое управление угрей

Электрический угорь (Electrophorus electricus) — это одна из немногих рыб, которая охотится, генерируя электрические импульсы, чье напряжение может доходить до 600 Вольт. Долгое время считалось, что угри просто парализуют свою добычу ударом тока, однако, как оказалось, охотничья техника этих хищников является куда более изощренной.

В ходе эксперимента биолог Кеннет Катаниа из Университета Вандербильта поместил в одну половину аквариума угря, а в другую — маленькую рыбешку. Чтобы угорь не мог сразу наброситься на добычу, их разделяла прозрачная перегородка, не мешающая проведению тока.

Выяснилось, что на первом этапе охоты угорь генерирует импульсы с высокой частотой, что заставляет рыбешку подергиваться на одном месте. Затем угорь продуцирует несколько парных импульсов — в ответ на них добыча резко «подпрыгивает» по направлению к его пасти. Как отмечает исследователь, в природе это не дает рыбе скрыться из поля зрения угря. Как только рыба пропадает из виду, угорь сразу же «возвращает» ее назад.

«Мы не можем заставить одновременно сокращаться все мышцы нашего тела, но угри добиваются этого от своей добычи. По своему усмотрению угри могут как обездвижить жертву, так и заставить ее плыть», — пояснил Катаниа.

Подготовил К. Кириенко

МЕДНОВОСТИ

Наноботы спешат на помощь

Исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Диего представили всему миру доказательства того, что созданные ими микроскопические машины могут перемещаться внутри живого организма и доставлять груз лекарственных препаратов в необходимое место. Микродвигатель имеет химическую природу, он продвигает наноботов за счет пузырьков газа, выделяющихся в ходе реакции между жидкостью внутри организма и материала, запас которого находится внутри передвижной капсулы. И, как это давно заведено в науке, первыми живыми существами, испытавшими на себе воздействие наноботов, стали подопытные грызуны.

Крошечные роботы, задействованные в эксперименте, имели форму трубки, длиной около 20 микрометров и диаметром 5 микрометров. Как только эти трубки, изготовленные из специального полимера и покрытые достаточно толстым слоем цинка, вводились в пищеварительный тракт животного и достигали его желудка, цинк начинал реагировать с соляной кислотой, входящей в состав пищеварительных соков. Выделяющийся при этом водород вырывался из внутренней полости трубок-наноботов, превращая их в подобие миниатюрных ракет.

Двигаясь со скоростью около 60 микрометров в секунду, наноботы покинули пределы желудка, где сработал заложенный в них еще один механизм, позволивший наноботам закрепиться на стенках кишечника и высвободить наночастицы из лекарственных препаратов, которые попали на кишечную ткань. Согласно собранной в результате экспериментов информации, наноботы, "развернутые" в кишечном тракте подопытного животного, оставались прикрепленными к стенкам кишечника в течение 12 часов даже несмотря на прием пищи животным, что является доказательством их эффективности.

После этого ученые произвели тщательный анализ тканей желудка и кишечника животного. Этот анализ показал, что присутствие наноботов не послужило причиной повреждений тканей и увеличения концентрации токсичных веществ в организме.

Полученные учеными другие результаты показали их полное соответствие ожиданиям.

Следует отметить, что успех калифорнийских ученых является лишь первым шагом на пути создания технологий доставки лекарственных препаратов при помощи специально сконструированных нанороботов, которые будут использоваться по отношению к людям в не таком уж и далеком будущем. Конечно, ученым потребуются еще годы работы и масса экспериментов, прежде чем будет получено разрешение контролирующих органов на использование таких технологий на людях.

Но когда это произойдет подобные технологии перейдут из разряда научной фантастики в разряд обыденных вещей.

Биоинженеры вырастили мышцу

Биоинженеры из Университета Дьюка заявили о том, что им впервые удалось вырастить в лаборатории аналог человеческой мышечной ткани, по своим свойствам не отличающийся от настоящей скелетной мускулатуры.

Мышечные волокна выращивались в разных лабораториях и раньше — например, недавно специалисты смогли вырастить из стволовых клеток даже мясо для гамбургера. Однако полностью функциональный аналог поперечнополосатой мускулатуры авторы смогли получить только сейчас. В качестве отправной точки были использованы миобласты — одноядерные предшественники мышечных волокон, извлеченные из мышцы взрослого человека в ходе биопсии. Клетки помещались в специальный трехмерный каркас, заполненный гелем. В результате из 50 миллиграммов миобластов специалисты получили примерно 5 граммов полноценных многоядерных мышечных волокон, увеличив исходную массу биоматериала в 100 раз. Полученная мышечная ткань отвечала сокращениями на электрические стимулы так же, как и обычная мышца.

Роды — не мужское занятие

Присутствие мужчин на родах не уменьшает болевые ощущения их жен, а в некоторых случаях может даже ухудшать состояние. К таким выводам пришли ученые Университетского колледжа Лондона.

В ходе исследования ряду рожениц делали ощутимые “уколы” лазером в пальцы. При этом при помощи сканера МРТ ученые наблюдали за мозговой активностью своих пациенток, а также попросили оценить их степень эмоциональной близости со своим партнером.

Было замечено, что присутствие партнера в целом никак не уменьшало боль, а в ряде случаев усиливало ее.

По словам ведущего когнитивного нейропсихолога Университетского колледжа Лондона Катерины Фотопулу, исследование выявило, что “некоторые женщины могут испытывать больше дискомфорта от присутствия их партнера”. “Это вопрос индивидуальный”, - добавила она.

Поданным британской службы, которая занимается сопровождением новорожденных, в Соединенном Королевстве 95 процентов детей появляются на свет в присутствии своих пап. В 1960 году таких случаев было всего 10 из 100.

Подготовил Ф. Туров

ВОКРУГ НАС

Нотная грамота