На первый взгляд жабовидная ящерица (или рогатая ящерица) скорее похожа на камбалу с ногами, чем на игуану, хотя она относится к подотряду игуанообразных. Благодаря камуфляжной окраске — темные пятна на бежевом фоне — ее плоское тело сливается с песком и сухой каменистой землей Техаса. Снующие рядом лисы обычно не замечают эту ящерицу. А если кто-то ее и заметит, она способна дать отпор.

Жабовидная ящерица оснащена тремя средствами защиты. Во-первых, ее тело сплошь покрыто шипами, а прямо за головой расположены два острых рога, так что жевать такую добычу не слишком удобно. Во-вторых, ящерица способна надуваться подобно иглобрюхой рыбе, которая вмиг превращается в колючий шарик. Однако наибольший интерес представляет третий защитный механизм: жабовидная ящерица умеет стрелять кровью из глаз. Когда ящерица чувствует угрозу (например, если рядом появляется слишком любопытная лиса), отток крови из головы перекрывается, кровяное давление в голове возрастает, капилляры вокруг век лопаются, и из уголков глаз ящерицы брызжет кровь прямо в морду лисице. Пока лиса пытается сообразить, что произошло, ящерицы уже и след простыл. К тому же вкус игуаньей крови лисе противен, и она решает поискать себе на обед что-нибудь получше.

Жабовидные ящерицы маленькие, и при отсутствии защитных средств они стали бы легкой добычей для многих хищников. Очевидно, что ящерица, оснащенная эффективными средствами обороны, обладает явным превосходством. Такая особь имеет больше шансов выжить и вывести многочисленное потомство. Конечно, больно, когда в глазах лопаются сосуды, и раны заживают не сразу, но если на кону жизнь, можно вынести кратковременное страдание. На чаше весов преимуществ больше, чем недостатков.

Ящерицы, чей образ жизни имеет значительные преимущества и несущественные недостатки, обзаводятся многочисленным потомством и передают следующему поколению свои особенности. Выгодные качества передаются по наследству, в то время как вредоносные постепенно исчезают. Игуана, умеющая выпрыскивать кровь из уголков глаз, выживает и производит на свет приплод, способный обороняться таким же способом.

Возможно, некоторые из детенышей этой ящерицы научатся еще более эффективно защищаться от врагов брызгами крови, и эти особи дадут потомство, куда более жизнеспособное, чем его бабушки и дедушки. Не слишком проворных съедят: лиса только рада поживиться нерасторопной добычей. В течение многих поколений, в которых самые успешные оказывались наиболее плодовитыми, способность разбрызгивать кровь из глаз постепенно развивается. В какой-то момент эти игуаноподобные достигают в своем умении поистине экспертного уровня: маленькая ящерица может выпрыскивать кровь на расстояние полуметра. Этот процесс называется естественным отбором.

Слепая пещерная рыба приспособилась к окружающей среде не за счет развития нового качества, а благодаря утрате одной способности. В недрах Мексики расположена сложная система темных пещер; воздух здесь прохладный и влажный, а попадающая извне вода скапливается в небольших подземных озерах. За исключением летучих мышей, здесь почти никто не живет, и ничего не растет: в таком мраке мало кто может найти пропитание. Но пещерной рыбе в этих условиях удалось выжить благодаря переходу на режим жесткой экономии.

Зрение — весьма энергозатратная функция. Энергия требуется не только для функционирования самой сетчатки глаза, но и для мозговой активности, связанной с обработкой полученной от органов зрения информации. К тому же глаза очень ранимы: зрение легко потерять, заразившись опасными для здоровья и жизни инфекциями. Мы с вами ведем активный образ жизни на свету и готовы пойти на многие неудобства ради способности видеть, однако у рыбы, обитающей на дне подземной пещеры, потребность в зрении равна нулю. В конечном счете что мог бы ей сообщить мозг, получающий сигнал от глаз? Разве что то, что вокруг все та же непроглядная тьма.

Примерно пять миллионов лет назад какие-то рыбы, обитающие на территории современной Мексики, заплыли в пещеры и поселились в их недружелюбной темноте. Со временем они утратили способность видеть. Рыбы, которые не затрачивали лишнюю энергию на зрение, могли выживать при более скудном питании и экономить энергию для других целей. Они обзаводились многочисленными отпрысками, у которых зрение было еще менее развито, чем у родителей. Процесс повторялся до тех пор, пока все рыбы в пещерах не ослепли полностью.

Пещерные рыбы ориентируются в пространстве благодаря способности чувствовать малейшие изменения в давлении окружающей их воды. Для охоты им не нужны глаза; они поедают все, что попадается на пути, например экскременты летучих мышей. Эта особенность пещерных рыб нашла отражение и в строении их мозга: отдел мозга, отвечающий за обработку визуальной информации, у них значительно меньше, чем у их сородичей, обитающих в открытых реках. Существует множество изолированных пещер, населенных слепыми рыбами. Маловероятно, что лишенные зрения рыбы выходили на белый свет, чтобы перебираться из одной пещеры в другую, поэтому ученые предполагают, что потеря зрения повторялась и закреплялась многократно у разных линий рыб.

Напрашивается вывод о том, что при естественном отборе вовсе необязательно побеждает сильнейший. Или самый «продвинутый», или «сложносочиненный». Побеждает наиболее приспособленный, то есть имеющий больше преимуществ, чем недостатков. Таким образом, в ходе эволюции могут формироваться как более сложные, так и более простые структуры или навыки, — в зависимости от того, что выгоднее для конкретной среды обитания. Одни только бактерии чего стоят: жизнеспособность этих простейших организмов просто поражает.

У таких видов, как пещерные рыбы, обитающие в специфичной среде на протяжении многих поколений, было предостаточно времени, чтобы выработать у себя полезные качества, необходимые для жизни именно в этой среде. Если вам попадется безглазая рыба, то с большой долей вероятности можно утверждать, что она живет в кромешной тьме. Наблюдая за поведением животных, эволюционный биолог способен сделать довольно точные предположения о том, какие качества и способности важны (или не важны) для данного вида в данной среде. Наблюдение позволяет нам понять, почему животные выглядят и ведут себя именно таким образом.

Утром на острове Мадагаскар туман тяжелой неподвижной пеленой окутывает влажные стволы огромных деревьев тропического леса. В их плотной листве обитают тысячи видов животных. Среди них есть и лемуры; это настоящие эксперты по части жизни на ветвях, ведь они обитают в тропических лесах уже более пятидесяти миллионов лет. Однажды утром на свет появляется малыш, совсем кроха. В серой мгле движется тень. Загораются два желтых глаза. Они пытаются охватить весь окружающий влажный лес и оценить обстановку: нет ли какой опасности?

Детеныш лемура вари ползет по гладкой серо-коричневой ветви. Это маленькая самка, у нее мех густой и пушистый, черный на лбу и спине, белоснежный на ушах и руках; мордочка обрамлена пышной белой бородкой. Она похожа на плюшевого мишку и одновременно на панду. Вот она впервые вылезает из гнезда, прислушивается, оглядывается вокруг, широко раскрыв большие желтые глаза, и принюхивается, подергивая маленьким черным носиком. В тропическом лесу пахнет мокрой землей, мхом и цветами. До сих пор юная самка сидела в уютном гнезде из веток, листьев и собственной шерсти, ее кормили мать и тетки, но теперь она достаточно большая, чтобы искать пропитание самостоятельно. Она отталкивается ногами, прыгает на полметра вперед и оказывается на соседнем дереве.

Лемуры вари проводят большую часть жизни на деревьях, перепрыгивая с ветки на ветку. Некоторые разновидности лемуров, например кошачий лемур, которого легко узнать по полосатому хвосту, нередко спускаются на землю, однако именно на высоте лемуры проявляют свои самые сильные стороны. Отталкиваясь мощными задними ногами, они совершают прыжок и приземляются, обхватив ветку цепкими пальцами. Со стороны перемещение лемуров с дерева на дерево выглядит непринужденным и элегантным.

Как же мадагаскарским лемурам удалось научиться так прыгать? Казалось бы, все понятно: тот, кто умеет хорошо прыгать, с наименьшими усилиями заберется дальше остальных и найдет больше еды. Однако природа редко дает простые ответы. Изучением этой способности прыгать и ее развитием у лемуров занимались, в частности, два британских ученых — Робин Кромптон и Уильям Селлерс. Они замеряли различные показатели прыжков лемуров — высоту, длину, силу толчка. Ученые с удивлением обнаружили, что лемуры используют свои ресурсы отнюдь не оптимально. Техника прыжка лемуров такова, что длина прыжка не соответствует количеству затраченной на него энергии. Иными словами, если бы лемуры прыгали по-другому, они могли бы двигаться быстрее и находить больше еды с меньшими усилиями. Это странное обстоятельство навело исследователей на мысль: прыгая с дерева на дерево, лемуры преследуют вовсе не одну цель — поиск пищи, а несколько.

Совсем скоро нашей юной самке лемура предстоит использовать свое умение прыгать для достижения другой цели. Вот она нашла несколько сочных ягод и теперь медленно их пережевывает. Вдруг раздается предупреждающий крик, лемур настораживается. Раздается шорох, лемур оборачивается, видит чьи-то очертания, и вдруг из густой листвы прямо на нее выпрыгивает крупное животное. Это фосса — похожий на кошку или небольшую пантеру хищник со светло-коричневой шерстью, маленькой головой, круглыми ушами и большими зоркими глазами. Наша самка отталкивается одной из задних лап, отскакивает влево — туда, куда фоссе не добраться. Она стремительно перескакивает с ветки на ветку, с дерева на дерево и оказывается в безопасности.

Главное для лемура — не стать добычей для хищников, и исследование британских ученых доказывает, что лемурам удалось довести до совершенства технику прыжков, которая позволяет передвигаться максимально непредсказуемо. Например, они могут нагружать одну ногу больше другой, чтобы быстро менять направление. Таким образом, приоритет для лемуров вовсе не в дальности прыжка, а в точности и быстроте движений. Деревья тропического леса ломятся от плодов, и всеядным лемурам не нужно перемещаться далеко в поисках пищи. В то же время лемуры, особенно молодые, нередко подвергаются нападению хищников — фосс и крупных птиц.

Наиболее выгодным для лемуров было бы прыгать и непредсказуемо, и энергоэффективно, однако строение мышц и костей, а также сама техника прыжка таковы, что оптимизировать можно лишь что-то одно. Любая способность имеет как преимущества, так и недостатки; поскольку риск погибнуть от зубов хищника выше риска умереть от голода, лемуры на протяжении многих поколений специализировались именно на уходе от хищников, благодаря чему все лучше и лучше приспосабливались к своей среде обитания.

Ученые, посвящающие себя разгадке больших и малых тайн природы, опираются на опыт своих предшественников, которые ранее искали ответы на схожие вопросы. Приступая к очередному исследовательскому проекту, я в первую очередь пытаюсь найти всю информацию, уже имеющуюся в распоряжении науки, и зачастую нахожу полезные данные как в свежих исследованиях, так и в трудах самых первых биологов. Хотя многие ученые заслуживают уважения в этой связи, ни одну книгу об эволюции невозможно написать без упоминания Чарльза Дарвина. Почти вся деятельность современных биологов основана на принципах, заложенных Дарвином в его труде «Происхождение видов», увидевшем свет в 1859 году.

Вплоть до публикации научной работы Дарвина монополия на объяснение загадок природы принадлежала церкви. Бог поместил на Землю человека и животных, все они были приспособлены к своим задачам, поскольку Бог сотворил их именно такими. И точка. Дарвин же, напротив, аргументировал развитие естественным отбором. Хотя его взгляды были приняты научным сообществом не сразу, сейчас мы располагаем убедительными доказательствами того, что Дарвин был прав.

И все же Дарвин знал довольно мало о лежащем в основе эволюции механизме. Только в 1953 году, почти через сто лет после публикации «Происхождения видов», было совершено открытие, относящееся к структуре ДНК. Розалинд Франклин, Джеймс Уотсон, Фрэнсис Крик и Морис Уилкинс выяснили, как устроена ДНК^[2]. После этого открытия стало ясно, как именно наследственная информация хранится и передается потомкам. Когда мы наследуем те или иные качества от своих родителей, происходит копирование их ДНК, то есть генов. Я не стану подробно описывать генетический механизм, скажу лишь, что гены образуют основу, откуда следует все, в том числе и образ жизни животных. Поняв самое главное о генах, мы сможем лучше разобраться в самых странных природных феноменах.

Гены, отдельные участки молекулы ДНК, являются своего рода инструкцией. В них закодирована, то есть прописана, информация о последовательности аминокислот в структуре белков, набор которых определяет все, начиная от цвета глаз и заканчивая даром речи. Жабовидная ящерица разбрызгивает кровь из глаз потому, что в ее генах заложены способности, необходимые для функционирования этого механизма, например способность перекрывать отток крови из головы. Гены располагаются в строго определенном порядке, который называется генóмом. Благодаря сложному взаимодействию миллионов генов внутри генома формируется мышечный каркас, гормоны, нервная система, тип реакции и множество других элементов, сумма которых и составляет модель поведения. Если поведение оказывается полезным, существует высокая вероятность, что отвечающие за него гены передадутся следующему поколению, и тогда, со временем, подобное поведение станет обычным для особей этого вида, поскольку оно будет закреплено в генах. У тех же муравьев-листорезов имеется множество различных генов, благодаря которым муравьи знают, где искать листья, как выстраиваться в колонну, как ухаживать за грибницей; эти гены передаются из поколения в поколение на протяжении миллионов лет.

Группа животных одного вида, проживающих вместе и обменивающихся генетическим материалом, то есть спаривающихся, называется популяцией. Понятия вид и популяция пересекаются, но как правило, вид состоит из нескольких популяций. Например, все проживающие на одном острове лисы составляют одну популяцию. В фокусе внимания эволюции находятся изменения, затрагивающие среднестатистического представителя популяции или вида. Если в Норвегии рождается один человек с очень длинными ногами, это вовсе не означает, что население Норвегии в целом хоть как-то изменилось. Чтобы говорить об эволюционном развитии, должно быть зафиксировано увеличение среднего роста населения. Изменение должно затронуть те гены, которые являются обычными и распространенными.

Существуют три основных способа изменения генов от поколения к поколению: рекомбинация, мутация и селекция. Рекомбинация происходит при спаривании двух организмов, в результате чего потомство получает комбинацию генов обоих родителей. Половина генов достается приплоду от матери, половина — от отца. Так происходит у всех животных, однако иногда случается, что у отпрыска, при объединении свойств родителей, возникают совершенно новые качества, которыми предки не обладали. Такое, например, может произойти, если спариваются представители разных видов и у них рождается потомство. В Южной Америке обитает ядовитая гадюка Bothrops neumedi, яд которой состоит из смеси различных белков. Одни белки вызывают быстрое свертывание крови, другие запускают воспалительные процессы. У предков этой змеи яд был значительно проще по составу и воздействию, однако со временем при спаривании особей с разными свойствами ядов сформировался сложносоставной яд, вызывающий синяки, опухоли и даже смерть клетки у человека, а также способный убить небольшую мышь.

Мутация — это «программный сбой». При копировании генов иногда, по чистой случайности, выходят не совсем идентичные копии, так что генетический материал у потомства немного отличается от родительского. Большинство мутаций незначительны и незаметны для животного в целом, однако некоторые из них могут привести к опасной патологии и даже летальному исходу. Особи с серьезными мутациями зачастую погибают задолго до того, как мать осознает, что беременна. Однако крайне редко, опять же абсолютно случайно, мутация может сыграть в пользу особи. Вдруг появляется ген, наделяющий отпрыска позитивными признаками, которых не наблюдалось у родителей. У этой особи появляются более высокие шансы на выживание, а значит, мутация с большой долей вероятности передастся следующему поколению. С течением времени такие полезные мутации распространяются, в итоге меняя признаки, присущие всей популяции.

Березовая пяденица, маленькая бабочка, оказалась в выигрыше именно благодаря удачной мутации. В конце XVIII века индустриальная революция в Англии ощутимо сказалась на экологической обстановке. В некогда чистом и свежем воздухе витала взвесь пыли и грязи, а линия горизонта едва читалась сквозь охристый туман. Белые стволы деревьев почернели. Для пядениц это стало настоящей бедой. Прежде на белых крыльях пядениц были черные пятнышки, такая окраска позволяла им сливаться с белой корой берез во время сна. Но теперь этот камуфляж не мог скрыть их от голодных птиц. Множество беззащитных бабочек погибло, однако в начале XIX века произошло кое-что необычное: на свет появилась черная березовая пяденица^[3]. Своим обликом они были обязаны ошибке: целый отрезок цепочки ДНК оказался не на своем месте, так что в геноме закрепился код, отвечающий за несколько иные белки. Как следствие, изменилась выработка пигмента на крыльях. Черная пяденица вышла победителем, дала многочисленное потомство, и измененный геном распространился по популяции березовых пядениц Англии. Впервые черная березовая пяденица была зарегистрирована в 1848 году в Манчестере, а к концу XIX века почти все березовые пяденицы в этом городе стали черными.

Еще один способ изменения наследственного материала отдельно взятого вида называется селекцией. По наследству передаются все гены, но каждый потомок получит не все гены родителя, а только часть их. В отличие от мутации, при которой может появляться абсолютно новый генетический материал, селекция подразумевает воздействие на существующий геном. У каждого вида имеется масса непохожих генов. Если приглядеться к воробьям в городском парке, можно заметить, что все они чем-то отличаются друг от друга: у одного перья темные, у другого светлые, у одного крылья покороче, у другого подлиннее. В основе некоторых из этих вариаций лежат условия взросления (птицы, которые сытнее питаются, вырастают крупнее), однако значимо и то, что у разных особей геном состоит из разных генов. Если какие-то из генов чаще других репродуцируются у последующих поколений, со временем меняется и вид в целом. Именно это и произошло в случае с березовыми пяденицами.

В английской популяции березовых пядениц на момент 1900 года существовало несколько разных генов, отвечающих за окраску. Большая часть бабочек была черной, однако по-прежнему появлялись на свет и белые особи. В течение XIX века экологическая обстановка продолжала меняться: в Англии были введены жесткие нормы выбросов вредных веществ, что привело к постепенному очищению воздуха и восстановлению прежней экологии. Деревья вновь стали светлыми, и преимущество оказалось на стороне белых березовых пядениц. Птицы уже не могли с прежней легкостью находить белых бабочек, ранее проигрывавших своим черным сородичам. В период с 1959 по 1984 год доля белых особей в английском городе Вест-Кирби увеличилась с 6 до 30 % от всей местной популяции, а в 2003 году почти по всей стране 90 % пядениц были белыми и только 10 % черными. Таким образом, после первого появления мутации популяция в целом тяготела то к белой вариации, то к черной, то снова к белой, — в зависимости от того, какая окраска оказывалась наиболее пригодной для жизни в окружающей среде. Помимо генетических изменений, на поведение может также влиять обучение и опыт. Но выработанные в ходе обучения качества вовсе не обязательно передаются по наследству, а значит, они не становятся частью эволюционного процесса так, как генетически детерминированное поведение. В конце книги мы вернемся к вопросу обучения (а также эволюции способности к обучению), и я расскажу о том, как животные приспосабливаются к быстрым изменениям окружающей среды.

Нам всем хорошо известно, что у любого выбора и образа жизни есть как преимущества, так и недостатки. Мало кому из нас доводится принимать решения, имеющие исключительно положительные последствия. Высокооплачиваемая работа оборачивается для нас высоким уровнем ответственности и стресса, а собственный дом за городом — длинной дорогой до ближайшего кинотеатра. В мире животных дела обстоят точно так же. Чтобы обороняться от хищников, превосходящих в размере их самих, жабовидным ящерицам приходится применять защитный механизм, который впоследствии заставляет их страдать от кровоточащих ран. Чтобы найти пищу в скупых водах подземных пещер, мексиканские пещерные рыбы вынуждены жить в режиме строгой экономии, отказавшись от всех лишних способностей, включая зрение. Для лемуров главное — спастись от хищников, так что они просто обязаны поддерживать спортивную форму. Березовым пяденицам выгодно быть белыми, если воздух чист, и черными, если он сильно загрязнен. Любая среда предъявляет собственные требования к своим обитателям, а значит, животные приспосабливаются к жизни очень по-разному.

Станет ли то или иное поведение удачным, а его носитель хорошо приспособленным, зависит не только от самой среды обитания, но и от действий других особей. В природе идет беспрестанная борьба за ресурсы, и каждый пытается найти уникальный способ их освоения без необходимости делиться добычей с другими. Именно поэтому в мире существуют миллионы неповторимых стратегий выживания и, следовательно, миллионы уникальных видов.

В Северной Америке обитает необычная бабочка под названием данаида монарх. Ее ярко-оранжевые крылья с черными прожилками окантованы причудливым узором из белых точек на черном фоне. В августе некоторые из них мигрируют на север, в Канаду. Дело в том, что гусеницы бабочек монархов питаются листьями ваточника. Это растение содержит яд, который и поглощают гусеницы, и он сохраняется в их теле, когда они становятся бабочками. Яд не опасен для самих бабочек, а вот птицы не станут есть насекомых, полных горькой отравы. Ваточник обеспечивает данаидам защиту от хищников, однако цена этого узкоспециализированного образа жизни очень высока.

Осенью ваточник отмирает, и скатерть-самобранка сворачивается. Надвигается суровая канадская зима, а при заморозках бабочки монархи обречены на верную гибель. Чтобы выжить, они вынуждены мигрировать в теплые края. Сотни тысяч особей сбиваются в огромную стаю и преодолевают расстояние свыше четырех тысяч километров, пересекая США с севера на юг, пролетая над кукурузными полями, реками и автомобильными дорогами, пока наконец не находят подходящее место для зимовки в горах Мексики.

Там данаиды монархи живут всю зиму. Чтобы не замерзнуть, они скучиваются на деревьях, и порой в этом волшебном оранжевом лесу под весом тысяч ярких бабочек трещат ветви. Так монархи существуют вплоть до самой весны, с приходом которой они снова мигрируют на север. Тем же самым особям, которые еще недавно вернулись на юг, вновь предстоит долгий путь. Они летят примерно до Техаса, где останавливаются, чтобы отложить яйца на молодые побеги ваточника. Им уже не суждено продолжить путь: здесь все взрослые бабочки умирают.

Вылупляется новое поколение; оно питается ваточником, растет и затем отправляется в путь. Бабочки летят на север, следуя за весенним цветением ваточника. Через несколько тысяч километров они приземляются и откладывают яйца. Теперь приходит и их черед умирать, хотя они прожили от силы месяц-два. Тем временем их потомство набирается сил и летит дальше. Это повторяется три-четыре раза, так что добравшиеся до пункта назначения особи приходятся правнуками тем, кто зимовал в Мексике. Последнее поколение вылупляется уже в Канаде, гусеницы наедаются листьями ваточника и, превратившись в бабочек, спасаясь от наступающей зимы, отправляются обратно на юг, подгоняемые попутными ветрами.

Специализация на ваточнике как на основном источнике питания дает данаидам монархам значительное преимущество: яд защищает их от хищников. Однако необходимость регулярно мигрировать с севера на юг и обратно ставит под сомнение разумность этой стратегии выживания. Все-таки четыре тысячи километров для маленького насекомого — это очень много, хотя каждая отдельно взятая особь пролетает только часть пути. Чтобы не замерзнуть насмерть в Канаде, бабочки вынуждены каждую осень улетать на юг, а затем снова возвращаться на север в поисках ваточника. К слову, ваточник произрастает и в Мексике, так почему бы не оставаться там весь год?

На самом деле многие бабочки монархи так и поступают. Мигрирует только один из подвидов, а остальные обитают в южных районах круглый год. Однако на юге конкуренция за пищевые ресурсы очень высока, а на богатом ваточником севере у данаид практически отсутствуют соперники. Когда перед тобой расстилается такая скатерть-самобранка, дальнее путешествие оказывается более чем оправданным. Когда есть все шансы найти еду, на которую никто, кроме тебя, не претендует, игра стоит свеч.

Ученые выяснили, что мигрирующие бабочки монархи летают более эффективно, чем их собратья-домоседы, то есть на каждый преодолеваемый метр они затрачивают меньше энергии; зато у оседлых подвидов наблюдается более сильный взмах крыла. Вместо дальних полетов оседлые бабочки используют энергию на другие задачи: возможно, как и лемурам, им важнее избегать хищников. Хотя бабочки монархи невкусные, среди птиц все-таки находятся желающие поживиться ими.

Самое удивительное в миграции данаид монархов то, что отправляющиеся на юг особи никогда там не бывали. Они приходятся правнуками или даже праправнуками тем бабочкам, что мигрировали с севера на юг годом ранее. Откуда же им знать, куда лететь? Ответ на этот вопрос кроется в генетическом детерминизме. Информация о пункте назначения наследуется от родителей. Двое ученых из канадского Университета Куинс, Хенрик Моуритсен и Барри Фрост, поместили бабочек монархов в контейнер-симулятор, в котором вырабатывался искусственный солнечный свет. Фиксируя направление полета бабочек в зависимости от задаваемых условий, ученые заметили, что бабочки хорошо ориентировались в пространстве при различном положении источника света, но оказывались сбитыми с толку при выключенном «солнце». Ученые пришли к выводу, что бабочки монархи инстинктивно используют солнце в качестве основного ориентира.

Каменка обыкновенная — еще один пример живого существа, смирившегося с высокой «ценой» своего уникального рациона. Эта маленькая серая птичка с черной, как у грабителя, «маской» на голове зимует в тропических районах Африки. Летом каменки отправляются в Арктику, где все кишмя кишит аппетитными насекомыми, что наделяет смыслом дальний перелет на север весной и обратно на юг осенью. Ставки высоки, но цель оправдывает средства. Чтобы насладиться арктическим пиршеством, некоторые каменки летят из Восточной Африки до самой Аляски, преодолевая почти пятнадцать тысяч километров в каждую сторону.

Перелетные птицы издавна поражали воображение людей, и задолго до того, как мы начали изучать миграцию птиц, существовали самые фантастические объяснения исчезновения птиц зимой. Птицы превращались в мышей, прятались в подземном убежище, улетали на Луну. Эти вымыслы бытовали вплоть до 1822 года, когда немецкие охотники подстрелили аиста, в шее которого застряла стрела. Охотники разузнали, что такие стрелы были в ходу у некоторых африканских племен; получается, аист прилетел из самой Африки, чудом выжив, несмотря на проткнувшую его стрелу! Это навело охотников на мысль, что птицы (или, по крайней мере, аисты) зимой улетают в теплые края. Чучело этого легендарного аиста можно увидеть в собрании Ростокского университета. Под экспонатом значится: «Ростокский аист со стрелой» (нем. der Rostocker Pfeilstorch).

В отличие от бабочек монархов, птицы ориентируются не только по солнцу. Индиговый овсянковый кардинал (североамериканская ярко-синяя птичка размером с синицу) сверяется со звездным небом. Мы знаем это благодаря исследованию американского ученого Стивена Эмлена. Он поместил особей кардинала в планетарий и наблюдал за направлением их полета: птицы следовали «на юг», ориентируясь на ложные звезды, расположение которых не совпадало с фактическим югом. Разные виды используют разные ориентиры. Так, многие животные определяют направление в зависимости от изменения магнитного поля Земли. Это позволяет им перемещаться в темноте и тумане.

Важно понимать, что существует разница между унаследованным и приобретенным поведением. Птенцы американского журавля (это крупная белая птица с длинными ногами и красной головой) учатся у взрослых особей, за которыми они следуют в своем первом дальнем перелете. А вот бабочкам монархам приходится находить верный путь самостоятельно, имея в качестве карты один лишь наследственный материал. Когда каждая особь того или иного вида живет много лет, вполне разумно перенимать опыт родителей, бабушек и дедушек, однако короткоживущие виды располагают только генетической информацией. Также складывается впечатление, что отдельные виды используют сразу несколько ориентиров (например, и солнце, и магнитное поле), так что у них есть запасной вариант на случай «неисправности» первого. Таким образом они увеличивают свои шансы вовремя добраться до источника пищи.

Вовсе не обязательно отправляться далеко, чтобы найти пищу, на которую не претендует никто другой. Вполне достаточно выбрать корм, недоступный для остальных. В норвежском хвойном лесу обитает клест, маленькая красно-коричневая птичка, чем-то похожая на зяблика. В отличие от зяблика, который питается семенами с земли, клест подходит к вопросу питания более творчески.

Хвойный лес полон шишек, а шишки полны семян. Большую часть года семена спрятаны в самой глубине твердых плодов, и пока чешуйки не раскроются, семена остаются недоступными для большинства птиц. А вот клест, как следует из его названия, примечателен особым, крестообразным, строением клюва: надклювье и подклювье скрещиваются между собой, а их острые концы выдаются по бокам клюва.

Стоит клесту найти подходящую шишку, как он цепляется за нее своими цепкими лапами, втыкает клюв между чешуйками шишки и раздвигает их. Крестообразный клюв позволяет не только отделить чешуйки друг от друга, но и прикладывать усилие, не рискуя сломать клюв: благодаря его загнутой форме давление распределяется более равномерно, чем при прямом клюве. Клюв раскрывается, щель между чешуйками увеличивается, и спрятанное в сердцевине семя оголяется. Клест высовывает свой длинный язык и осторожно захватывает семечко.

Клест — единственная птица, способная добывать хвойные семена таким изобретательным образом. А значит, хотя в лесу обитает множество других видов, только клест имеет доступ к семенам закрытых шишек. Возможно, питаться семенами с земли, подобно зяблику, было бы гораздо легче, но и конкуренция за этот корм слишком высока. Вместо борьбы клест предпочитает потратить дополнительные усилия и получить «индивидуальное меню».

Для животных, ведущих узкоспециализированный образ жизни, как те же бабочки монархи или клесты, скрещивание с другими видами может привести к потере уникальных признаков, важных для выживания. Если бы клест спарился с зябликом, на свет появился бы гибрид, похожий отчасти на клеста и отчасти на зяблика. Вероятно, он бы попытался добывать семечки из шишек так, как подобает клесту, поскольку это заложено в его генах, однако своим прямым, как у зяблика, клювом он не сумел бы ничего добыть и погиб бы от голода.

Такие неудачные комбинации дают потомство, которое «застревает» между двумя образами жизни и поэтому выживает с огромным трудом. Именно во избежание такого исхода каждый вид держится обособленно и избегает спаривания с чужаками. Чтобы привлечь потенциальных партнеров собственного вида, животные издают специальные звуки и применяют узнаваемые модели поведения, а также демонстрируют характерные черты своей внешности. Таким образом в природе сохраняется огромное разнообразие обособленных видов, каждый из которых использует собственные ресурсы для выживания.

Хотя бабочки монархи имеют узкоспециализированный рацион и не конкурируют за пищу с другими видами, им, живущим большими стаями, приходится конкурировать друг с другом. Один из главных минусов стайного образа жизни как раз в том, что приходится делиться едой с другими. Однако есть и плюсы: вероятность того, что из всей стаи хищная птица съест именно тебя, гораздо ниже. Для бабочек монархов, как и для многих других стайных существ, жизнь в коллективе дает гораздо больше преимуществ, чем имеет недостатков; существование бок о бок с сородичами может быть выгодным и для животных более эгоистичного склада, чей приоритет прежде всего — собственное выживание.

В африканской пустыне Калахари обитают сурикаты. Сурикаты — это небольшие хищные млекопитающие, живущие колониями. Тимон из известного мультфильма «Король Лев» был одним из них. Сухая земля пустыни скрывает в себе множество питательных насекомых, и сурикаты в поисках добычи то и дело зарываются головой в песок.

Но когда охотишься, засунув голову в песок, вокруг ничего не видно. В любой момент сзади может подкрасться голодный лев, ловко маскирующийся благодаря своей золотистой шкуре. Поэтому разумно объединяться с сородичами в команду. В колонии сурикатов кто-нибудь всегда стоит на страже: дежурный находит хороший наблюдательный пункт, например большой камень, и встает на него в полный рост. Он осматривается в поисках опасности и одновременно издает негромкие звуки, чтобы остальные понимали, что тылы прикрыты, и могли спокойно сконцентрироваться на еде.

Заметив опасность, часовой издает громкий крик, и вся колония вмиг готова к бегству. Швейцарский биолог Марта Мансер вместе с американскими коллегами выяснили, что с помощью разных звуковых сигналов сурикаты предупреждают собратьев о разных видах хищников (например, о змеях и птицах) и о направлении их движения, чтобы сородичи могли адекватно среагировать. Круговая порука увеличивает шансы на выживание.

Как же сурикаты назначают часового? Будь кто-нибудь из колонии эгоистом, он бы всячески отлынивал от дежурства, чтобы вдоволь наесться. Однако если бы «откосить» пытался каждый и никто не стоял бы в дозоре, все зарывшиеся в песок сурикаты оказались бы как на тарелочке у голодных львов. Но какой смысл нести вахту и голодать, когда на карауле уже кто-то есть? Разумнее всего меняться, — и именно так поступают сурикаты. Они смотрят, чем заняты другие, и просто заступают на пост, если обстановка того требует.

Исследователи также заметили, что если сурикату дать больше еды, чем обычно, он будет нести вахту дольше. Сытому сурикату важнее не попасться на обед хищнику, чем поесть самому, поэтому он охотнее стоит на страже, нежели роется в песке в поисках еды. Бдительные животные быстрее других распознают приближающуюся опасность и имеют больше шансов спастись от зубов хищника. Как показывает одно исследование (что, впрочем, неудивительно), гепарды почти всегда нападают на самую рассеянную газель, в то время как особям, держащим ухо востро, зачастую удается унести ноги. Получается, отлынивать от дежурства не так уж и выгодно.

Чем больше особей живут вместе, тем легче разделить ношу караула. Роберт Кенуорд, биолог из Оксфордского университета, провел в 1978 году эксперимент, в ходе которого он отправлял прирученного ястреба-тетеревятника охотиться на стаи вяхирей различной численности. Ученый заметил, что охота на небольшие стаи зачастую оказывалась успешнее. Большим стаям удавалось улететь быстрее, чем малым, поскольку шанс, что кто-то из вяхирей заметит приближающегося ястреба, был выше. Этот же принцип работает и в случае сурикатов. Но не стоит забывать, что в многочисленной группе делиться едой приходится со всеми собратьями.

Таким образом, система безопасности в колонии сурикатов основана вовсе не на альтруистическом желании кого-то из особей пожертвовать собственной сытостью ради защиты остальных, а, напротив, на эгоистических решениях каждой особи, совокупность которых в итоге идет на пользу всем. Безусловно, в мире существуют виды, готовые пожертвовать собой ради других (об этом я расскажу в десятой главе), однако большинство животных в первую очередь заботятся о себе и о своем прямом потомстве.

Хотелось бы верить, что животные готовы приносить себя в жертву ради «всеобщего блага», ведь более «сильный» вид, состоящий из бескорыстных особей, способен доминировать над более «слабым» видом. Однако не стоит забывать, что на исчезновение одних видов и появление новых уходит очень много времени, зачастую миллионы лет. Эгоистические потребности особей, а также генов, как правило реализуются немедленно, тогда как закрепление новых наследственных поведенческих признаков может произойти лишь спустя много поколений. Хитрый рвач быстрее других обзаведется многочисленным потомством, и именно эти гены распространятся задолго до того, как вид, к которому он принадлежит, начнет доминировать над другими видами. Таким образом, в природе куда более важную роль играет не «всеобщее благо» целого вида, а «личное благо» отдельно взятой особи, то есть «личное благо» генома.

В этом смысле люди устроены иначе: мы способны на долгосрочное планирование и умеем мириться с временными неудобствами во имя интересов будущих поколений. Остальные животные живут настоящим, и их мало заботит жизнь вида как такового. Тем не менее взгляды ученых на важность внутривидовых изменений расходятся. За последние годы появился ряд новых исследований, доказывающих, что эволюция на уровне вида, вероятно, имеет гораздо большее влияние на развитие многообразия в природе, чем было принято считать ранее.

В стайной жизни, наравне с взаимным присмотром, есть масса других преимуществ. Например, вместе теплее спать, легче защищать свою территорию и нападать на крупную добычу. И все же в стайной жизни есть свои недостатки, помимо необходимости делиться едой, о которой мы упоминали выше. В стае быстрее распространяются паразиты и инфекционные заболевания, а хищникам гораздо легче заметить издалека группу животных, чем одну особь. К тому же групповая жизнь требует координации: животные вынуждены сотрудничать между собой, иначе неизбежны столкновения и конфликты. Когда муравьи-листорезы отправляются на поиск листьев, муравейник одновременно покидают и возвращаются в него тысячи особей. Чтобы избежать столкновений, муравьи разработали целую систему магистралей, движение по которым строго организовано. Получается, что существа, которых мы привыкли считать менее разумными, чем мы сами, на самом деле способны к сложному взаимодействию. Как им это удается?

Над болотистыми землями Англии медленно садится солнце. Февраль. С запада дует холодный ветер, и казалось бы, даже самым стойким орнитологам пора спешить домой греться. Но нет, наблюдатели все прибывают, с наступлением сумерек «партер» полон вооруженных биноклями и камерами зрителей. Все они хотят стать свидетелями потрясающего природного явления — вечернего «танца скворцов».

Сначала появляются отдельные черные птички; они сбиваются в небольшую стайку и начинают летать, как кажется, по случайной траектории. Затем к ним присоединяются все новые и новые участники, и вот уже сотни тысяч черных точек образуют целую тучу. Она скользит по огромным дугам, вдруг стремительно падает вниз, снова взмывает ввысь. Подобно привидению, этот гигантский живой организм извивается на фоне угасающего неба. Так продолжается где-то полчаса, после чего все птицы почти одномоментно успокаиваются и опускаются в камыши.

Стаи птиц и рыб, двигающиеся словно единый организм, неизменно производят сильное впечатление на наблюдателей. В 1931 году орнитолог Эдмунд Селус высказал предположение, что эти живые существа согласуют свои движения за счет передачи мыслей на расстоянии. Такое скоординированное поведение до сих пор остается отчасти загадкой, однако исследователям удалось найти более логичное объяснение, нежели телепатия.

Британский ученый Иэйн Коузин совместно с немецкими коллегами исследуют мурмурацию (скоординированное движение) в больших стаях с помощью современных технологий. В специальный аквариум с виртуальной реальностью они помещают управляемую 3D-модель рыбы и наблюдают за реакцией на нее настоящих рыб. Подобный подход команда ученых использует и в работе с мышами и дрозофилами. Также они снимают на видео стаи животных в дикой природе, а затем анализируют полученные записи при помощи компьютерных программ, которые фиксируют каждую особь и отслеживают ее перемещение. Эти методы позволяют собирать множество данных о движении особей относительно друг друга, и данные, в свою очередь, используются в статистических моделях. Команда Коузина доказала: если знать, какая из рыб начнет движение первой (например, в случае обнаружения хищника), можно спрогнозировать перемещение всего косяка. Рыбы оказывают прямое влияние друг на друга и немедленно реагируют на поведение особи так, что каждый копирует своего соседа. Рыба не «задумывается» над тем, что вздрагивание «прикатилось» от дальнего сородича на другом конце косяка, она просто повторяет движение своего ближайшего соседа.

Таким образом, движением стаи не управляет один-единственный вожак, и коллективная самоорганизация не связана с телепатией. Каждая отдельно взятая особь ориентируется исключительно на своих соседей. Итальянские ученые, изучавшие мурмурацию скворцов над Римом, выяснили, что каждая птица следит за действиями ближайших шести-семи соседей, независимо от расстояния до них, и согласует с ними собственное движение. Если одна из птиц меняет направление полета, ее примеру следуют соседи, а затем направление постепенно меняет и вся стая.

Такая система взаимодействия подразумевает множественные случаи «ложной тревоги», ведь никто не проверяет, был ли у крайней птицы или рыбы реальный повод вздрогнуть и шарахнуться в сторону. Коузин утверждает, что мозг рыбы образует ошибочные связи в каждом третьем или четвертом случае, а это означает, что рыба нередко начинает движение без объективной причины. И хотя вероятность того, что отдельно взятая особь повторит движение, повышается, если большинство из ее соседей резко бросятся в сторону (а это обычно происходит при возникновении реальной опасности), движения рыбьего косяка во многом оказываются избыточными. Но ничего страшного в этом нет, ведь это не требует чрезмерной энергии. Гораздо опаснее не среагировать, когда это следовало бы сделать, так что ради спокойствия все предпочитают сверяться со своим окружением. Преимущества ориентации на соседей значительно перевешивают недостатки. Так, благодаря эгоистичным действиям отдельных особей формируются большие стаи животных, а мурмурация птиц и рыб, образующих динамические объемные фигуры, не перестает поражать наше воображение.

Никогда не знаешь, что именно в ходе эволюции окажется полезным. Развитие жизни на Земле связано с процессами проб и ошибок за счет случайных мутаций и комбинаций генов. И зачастую появления нужной комбинации приходится ждать довольно долго. Если попытка оказывается успешной и неожиданно появляется выгодный признак, могут возникнуть условия для возникновения нового образа жизни и использования неизведанных ресурсов. Только представьте, какое количество новых профессий появилось с открытием электричества! Подобные важные «открытия» происходят и в природе.

Токийский залив, 1944 год. Поверхность воды спокойна, но в темных глубинах моря разворачивается драма. Американская подводная лодка вторглась в японские воды с целью атаки на японские военные корабли и танкеры. Перед командой подлодки стоит непростая задача: двигаться достаточно стремительно, чтобы нанести удар, но при этом оставаться незамеченными. Американцы знают, что японские гидрофоны (приемники подводных звуков) могут обнаружить их в любой момент. Подлодка берет курс на коралловый риф, у которого можно укрыться и выждать наиболее удачный момент для атаки. Между тем японцы делают все возможное, чтобы разыскать американскую подлодку, ведь им известно, что враги уже проникли в залив. Чтобы защитить большой танкер, направляющийся из залива в открытое море, японцы должны корректно толковать сигналы гидрофона, однако аппарат выдает только шум. Единственное, что они слышат, — это треск, который то усиливается, то ослабевает в зависимости от места. Японцы пытаются отправить в залив аквалангистов, но из-за американских мин разведка оказывается практически невозможной. И вот подлодка выходит из своего укрытия у рифа и наносит торпедный удар по танкеру. Огромный танкер — гордость и надежда японцев — уходит на дно.

Вы тоже можете услышать этот таинственный треск, если опустите голову под воду. Особенно отчетливо он слышен в тропических водах. Этот звук напоминает отдаленный шум мотора или шипение масла на сковороде, однако его издает не моторная лодка и не человек. Японские гидрофоны оказались сбитыми с толку небольшими ракообразными.

Этот загадочный звук издают раки-щелкуны. На самом деле это не треск, а серия многочисленных резких ударов, которые наносят раки во время охоты. Рак-щелкун выглядит как маленький бледный омар, его длина составляет всего несколько сантиметров. Как и десятиногие ракообразные, он вооружен двумя клешнями, по одной с каждой стороны. Однако в отличие от остальных раков, одна из его клешней — обыкновенная, а другая, гораздо большего размера, напоминает пистолет. На обеих клешнях имеются два «пальца», которые могут смыкаться и размыкаться, подобно большому и указательному пальцам на руке человека. Малая клешня используется только для еды, а вот большая наделена суперспособностью: она защелкивается с чудовищной силой и производит звук громкостью свыше двухсот децибел! Для сравнения: громкость выстрела пистолета составляет примерно сто пятьдесят децибел. Таким образом, раки-щелкуны относятся к самым громким жителям океана.

Если вы хоть раз пробовали хлопнуть в ладоши под водой, то вас наверняка удивляет, как крошечное существо может издавать столь громкий звук. Когда рак защелкивает клешню, вода между ее «пальцами», называемыми дактилями, выстреливает вперед мощной струей. В вакууме, образовавшемся позади струи, то есть между дактилями, давление резко падает, и формируются пузырьки воздуха. Пузырьки стремительно разрастаются и заполняют то пространство, которое мгновение назад занимала вода. Когда же разница давления внутри пузырьков воздуха и в воде достигает критического предела, пузырьки схлопываются с оглушительным треском. Вдобавок к звуку в момент схлопывания пузырьков выбрасывается колоссальная энергия: температура внутри пузырьков за миллисекунды достигает пяти тысяч градусов по Цельсию (что примерно соответствует температуре на поверхности Солнца), и происходит микровспышка света. Рак-щелкун — один из двух известных нам видов животных, способных вызывать световую вспышку с помощью звука (похожей техникой щелканья клешнями владеет рак-богомол, но по силе он уступает щелкуну).

Однако для самого рака-щелкуна важны вовсе не температура и не свет, а сам звук. Ударная звуковая волна оглушает и даже убивает плавающую вокруг мелкую рыбу, которую рак затем преспокойно подбирает и поедает при помощи своих разновеликих клешней, орудуя ими словно ножом и вилкой. Таким образом, раки-щелкуны владеют собственным незаурядным способом охоты.

Максимально близко подобраться к ракам-щелкунам мне довелось в гостях у одного знакомого, у которого дома стоял аквариум с морской водой. Населявшие его мелкие рыбки вдруг начали умирать одна за другой. Мой приятель ума не мог приложить, что случилось. Он тщетно проверял температуру воды, уровень pH и солености. И вот его внимание привлекло небольшое существо, которое, видимо, все это время жило и росло в аквариуме. Им оказался рак-щелкун! Скорее всего, рак попал в аквариум вместе с песком и начал убивать самых мелких рыбешек своей клешней-пистолетом. Мой приятель выловил хищника сачком и тем самым спас от гибели оставшихся рыбок. Вдобавок он наконец избавился от надоедливого звука, который то и дело беспокоил его в спальне.

И все же клешня-пистолет для рака-щелкуна — не только орудие убийства. Это и приспособление для рытья нор в морском дне, и инструмент коммуникации с сородичами. Щелкуны обыкновенно живут колониями (как, например, на коралловом рифе в Токийском заливе), что позволяет им совместными усилиями отпугивать врагов. Получается, что клешня-пистолет дает множество преимуществ и практически не имеет недостатков. Разве что ракам приходится затрачивать довольно много энергии на активный рост после вылупления из икры, а затем — на само щелканье.

Существуют сотни видов раков-щелкунов, ведь эта удивительная способность щелкать клешнями распространилась по всему миру. Исследователи Томонари Кадзи и Ричард Палмер совместно с другими коллегами изучали щелканье при помощи сверхвысокоскоростной камеры и другого инновационного оборудования. Сравнив свыше сотни видов раков-щелкунов между собой, они пришли к выводу, что изначально у этого вида была простая клешня, напоминающая наш большой и указательный пальцы. Примерно сто шестьдесят миллионов лет назад клешня начала развиваться таким образом, что верхний дактиль («указательный палец») несколько отделился от сустава и теперь мог скользить вдоль внешнего края верхней части сустава, фиксируясь в открытом положении. При закрытии сустава задействуется двухчастная мышца. Одна часть мышцы тянет верхний дактиль к нижнему и заставляет его напряженно дрожать у самого края, готовясь захлопнуться в любой момент. Когда же вторая часть мышцы подталкивает дактиль вперед, он оказывается вытолкнутым через край. В этот момент, буквально за миллисекунду, накопившееся напряжение высвобождается с чудовищной силой. Бах! Дактили захлопываются, давление резко падает, температура поднимается, происходит вспышка света и удар звуковой волны.

Рак-щелкун — яркий пример того, как новое приспособление благоприятствует стремительному возникновению новых видов. Способность фиксировать клешню в открытом положении и тем самым наращивать напряжение — очень ценная способность, дающая массу преимуществ и практически не имеющая недостатков, поэтому неудивительно, что она передается по наследству от поколения к поколению у многих видов раков. Когда же раки-щелкуны расплодились в огромных количествах, возникли условия для дальнейшей адаптации и стали появляться новые виды. Одни раки-щелкуны обитают на коралловых рифах, другие — в пещерах, третьи — в тропических районах Индии, четвертые — в более прохладных водах Средиземного моря.

Один из моих преподавателей, британский исследователь Питер Мэйхью, участвовал в изучении стремительного видообразования среди насекомых. Что помогло насекомым распространиться по всему миру и привело к возникновению невероятного количества их видов? Мэйхью с коллегами пришли к выводу, что за этим стоит способность к полному превращению^[4] (голометаморфозу). Это означает, что насекомые проходят через несколько абсолютно непохожих стадий развития (например, гусеница превращается в бабочку). Благодаря этому насекомые могут использовать несколько разных ресурсов в течение жизни и питаться, к примеру, листьями в состоянии гусеницы и нектаром в состоянии бабочки. Они также могут концентрироваться на разных задачах: гусеница — это машина по переработке пищи, цель которой — быстро расти, тогда как бабочка расходует большую часть своей энергии на полеты в поисках партнера. Способность к полному превращению лежит в основе того грандиозного всплеска видообразования насекомых, результаты которого мы наблюдаем. Считается, что от 45 до 60 % всех видов насекомых, населяющих планету сегодня, обладают способностью к голометаморфозу.

Быстрое возникновение многочисленных новых видов также возможно в связи с «открытием» новых географических зон. Примерно два миллиона лет назад небольшая стая вьюрков, подгоняемая сильным ветром, летела над океаном. В какой-то момент стая достигла группы пустынных островов — Галапагос. Этот вулканический архипелаг возник посреди Тихого океана по меркам общей геологической шкалы сравнительно недавно. В то время острова были практически не заселены, на них обитали немногочисленные виды животных. Тем не менее на островах произрастало довольно много разнообразных растений, пригодных в пищу для вновь прибывших птиц. У некоторых вьюрков сформировался мощный толстый клюв, которым удобно раскалывать большие и твердые семена, тогда как у других клюв стал тонким и острым, чтобы было удобнее прокалывать кактусы и выклевывать мякоть. За довольно короткий период времени появились виды, приспособившиеся к разным видам пищи. Эта группа птиц называется галапагосскими вьюрками, или вьюрками Дарвина, поскольку молодой Чарльз Дарвин уделял большое внимание изучению этих птиц в ходе разработки своей теории естественного отбора. Сегодня, в зависимости от классификации, насчитывается порядка пятнадцати подвидов галапагосских вьюрков.

Вьюрки Дарвина — классический пример быстрого видообразования. Зачастую это бурное развитие объясняют отсутствием конкурирующих птиц, способных использовать разнообразные ресурсы острова. Однако это не всегда верно. За несколько тысяч лет до появления на архипелаге вьюрков здесь поселился другой вид птиц, а именно галапагосский пересмешник. Сегодня на Галапагосских островах проживает четыре вида пересмешника, однако все они очень похожи между собой и имеют одинаковое строение клюва. Биологи попытались объяснить, почему у вьюрков появилось так много различных видов, а у пересмешников нет. Создается впечатление, что все дело в различии генов, которые отвечают за синтез белка кальмодулина, количеством которого определяется длина клюва птенца внутри яйца. Кальмодулин присутствует у всех птиц и имеет много функций, в частности, от его количества зависит длина их клюва (за толщину отвечает другой белок). Механизм, регулирующий выработку кальмодулина у вьюрков, более сложный, включающий множество генов, в то время как у пересмешников нет такого механизма, который бы влиял на количество белка. Иными словами, пересмешники отличаются менее гибкой генетикой. Поэтому когда пересмешники прилетели на Галапагос, они были ограничены имеющимся клювом, а для изменения его строения им потребовалась бы радикальная генетическая перестройка. Вьюрки, напротив, были сразу наделены способностью формировать новые типы клюва при незначительных изменениях в генах, что обеспечило появление многочисленных новых видов.

Вьюрки открыли для себя новый ареал, а насекомые и раки-щелкуны развили у себя новые качества, что обеспечило им массу преимуществ, что, в свою очередь, вызвало бурный рост видообразования. По меркам эволюции эти вспышки видообразования протекали стремительно, но тем не менее постепенно. Тому же раку-щелкуну пришлось пройти долгий путь, прежде чем у него сформировалась клешня-пистолет. Сначала появился промежуточный вариант клешни. Эта наполовину развитая щелкающая клешня была удобнее, чем простая, «примитивная» клешня, но она по-прежнему уступала по силе будущей клешне-пистолету. Формирование клешни-пистолета, которую мы наблюдаем сегодня, завершилось всего восемнадцать миллионов лет назад, то есть спустя целых сто сорок миллионов лет с момента начала ее развития. С каждым витком эволюции клешня становилась чуть лучше и удобнее, ведь если бы промежуточные варианты оказывались негодными, их обладатели не могли бы выживать и развиваться дальше.

Эволюция пользуется лишь тем, что имеется в наличии. Как мы увидели на примере галапагосских пересмешников, вероятность появления новых вариантов образа жизни при отсутствии должных генетических предпосылок довольно низка. В следующей главе мы постараемся ответить на вопрос: каким образом способность к сложной адаптации появилась из ниоткуда?

Когда мы отправляем смс-сообщение или покупаем билет на поезд через мобильное приложение, мы задействуем различные отделы мозга. Мы анализируем полученную с экрана визуальную информацию, понимаем смысл текста в инструкции, держим в уме пункт назначения. Тем не менее наш мозг не развился специально для использования смартфона. Смартфон был изобретен совсем недавно и не успел повлиять на нас в ходе эволюции. И все же мы так быстро осваиваем гаджеты и интернет, словно прошли специальную подготовку.

Мозг человека прошел развитие, позволившее ему создать для себя новые технологии, которые имеют функции, приблизительно схожие с работой самого же мозга. Человек обладает мозгом, который позволяет ему анализировать новую информацию и решать сложнейшие проблемы. Скорее всего, эта способность понадобилась нашим давним предкам, когда они начали жить социальными группами: нужно было подстраиваться под социальные нормы и считаться с жизнью в коллективе, иначе любой мог оказаться изгоем. К тому же развитый мозг был необходим при выполнении дел первостепенной важности, например для понимания, где больше всего шансов добыть еду, и для того, чтобы произвести впечатление на потенциального партнера. Таким образом, за миллионы лет у человека развились интеллектуальные способности, позволяющие ему справляться с совершенно новыми задачами. Например, теперь мы можем отправлять коллегам смешных котиков, пока едем в автобусе домой.

Процесс, когда некая способность, получившая развитие в ходе эволюции, чтобы выполнять одну функцию, обслуживает другие функции, называется экзаптацией. Ее следует отличать от адаптации, в ходе которой способности используются именно для того, для чего они развились. Раки-щелкуны всегда использовали свои клешни для охоты (адаптация), однако теперь они также научились коммуницировать и рыть норы с помощью этих же клешней (экзаптация). В научной среде в последние десятилетия уделяется все большее внимание экзаптации как важнейшей движущей силе эволюции.

Некоторое время назад я принимала участие в конференции во французском городе Монпелье. Среди участников был и Ричард Блоб, американский ученый из Университета Клемсона, изучающий различные проявления экзаптации. Он рассказал историю о маленькой рыбке, которая смогла поднять простую форму поведения на новую высоту — в прямом смысле слова.

Эта маленькая рыбка называется бычком Стимсона, или бычком-скалолазом; водится она на Гавайях. Она может поместиться на ладони взрослого человека (длина взрослой особи всего четырнадцать сантиметров), и она умеет менять окраску, чтобы прятаться от врагов и привлекать партнеров. Мальки живут в море, питаются всевозможными водорослями и мелкой живностью, а по достижении половой зрелости рыбы отправляются в пресноводные ручьи Гавайских островов. Они плывут против течения, добираясь до абсолютно новых для себя источников пищи, например до пресноводных водорослей.

В ручьях рыбы сталкиваются с серьезной проблемой. Гавайские острова имеют вулканическое происхождение; многочисленные извержения привели к сильной эрозии вулканических скал и к формированию пересеченного рельефа с множеством водопадов, некоторые высотой более ста метров. В верхней части этих водопадов нет хищных рыб, что привлекает туда бычков, ищущих безопасные места для того, чтобы отложить икру. Чтобы забраться наверх, бычкам приходится форсировать сто метров отвесной скалы.

К счастью, эта маленькая рыбка умеет взбираться по скалам. Бычки-скалолазы с помощью рта и дополнительной присоски на брюхе проползают по мокрой поверхности утеса за бурлящим потоком воды. Они приклеиваются к камню то одной, то другой присоской и таким образом медленно, но верно преодолевают примерно три миллиметра в секунду. Час за часом они забираются все выше, рискуя быть сбитыми срывающейся сверху водой. Высота все увеличивается, и потенциальное падение становится все опаснее, стоит рыбе ослабить хватку. Спустя восемь часов изнурительного подъема бычки оказываются на вершине водопада, а затем и в безопасном горном ручье, где можно не бояться хищников. Восстановив силы, бычки готовы метать икру. Спустя некоторое время вылупляются мальки, которых ручей и водопад выносят обратно в море.

Если бы нам вздумалось покорить скалу, высота которой пропорциональна росту человека в том же соотношении, как стометровый утес для крохотной рыбки, нам пришлось бы преодолеть целых сорок два километра. К слову, далеко не все бычки выдерживают испытание: до безопасного ручья наверху добираются только самые ловкие. Однако риск того, что внизу икринки достанутся на обед хищникам, настолько высок, что опасное путешествие оказывается оправданным, и многочисленные взрослые особи жертвуют своей жизнью в надежде вывести потомство.

По мнению Блоба, метод подъема на присосках развился в ходе эволюции совсем для иных целей, нежели преодоление отвесных скал. На самом деле взрослые бычки питаются, всасывая водоросли с камней на дне ручья. Вероятно, в какой-то момент один бычок так увлекся поеданием водорослей, что не заметил, как начал взбираться на камень за небольшим водопадом и таким образом оказался в безопасном месте. Со временем на брюхе бычков-скалолазов сформировалась дополнительная присоска, облегчающая передвижение вверх.

Блобу с коллегами удалось запечатлеть на видео многочисленных бычков во время трапезы и подъема. Сравнив паттерны движения, исследователи пришли к выводу, что эти действия настолько похожи, что с большой долей вероятности одно развилось из другого. Невозможно точно определить, что же первично — метод питания или метод движения, однако представляется более логичным, что рыбы, умевшие есть таким образом, позже научились покорять скалы, нежели наоборот. Как бы там ни было, бычок-скалолаз — отличный пример того, что в природе любая способность развивается ради решения текущих задач.

Крылья у птиц тоже изначально служили иной цели. Птичье крыло состоит из множества асимметричных перьев и имеет сложную структуру: от основного «ствола» — стержня отходят многочисленные волоски (их называют бородки), от которых, в свою очередь, отходят бородки второго порядка, обладает большей подъемной силой и позволяет птицам легко маневрировать во время полета. В формировании маховых перьев (определении их формы, структуры, размера и цвета) задействовано множество различных генов. Невозможно представить, что не имеющее перьев животное вдруг произведет на свет покрытого перьями и способного подниматься в воздух детеныша. Шанс, что произойдет случайная мутация, благодаря которой образуется правильная комбинация из всех необходимых генов, стремится к нулю. Куда более вероятно то, что крылья и перья прошли поступательное развитие.

От коротких крыльев с маленькими, простыми и симметрично расположенными перьями для полета мало толку, поэтому представляется нелогичным, что птицы в течение миллионов лет довольствовались такими недоразвитыми крыльями, не пытаясь их применить для чего-то более подходящего, чем полет. В таком случае крылья как особенность постепенно бы исчезли, а птицы никогда бы не полетели. И все же находки археологов свидетельствуют о том, что у древних предков птиц были простые, симметричные перья. А общим предком всех птиц был не кто иной, как динозавр. На самом деле птицы и есть динозавры, поскольку они их единственные ныне живущие потомки. Примерно сто двадцать миллионов лет назад, то есть еще до появления тираннозавра, на Земле проживал синозавроптерикс, динозавр размером с небольшую собаку. Он был покрыт вовсе не чешуей, подобно рептилии, как можно было бы предположить: многие из найденных археологами окаменелых останков синозавроптерикса имеют четкие контуры короткого, похожего на пух, оперения.

Для чего же перья тому, кто не умеет летать? Если вам хоть раз доводилось спать под пуховым одеялом или носить пуховик, вам известно, что слой перьев отлично сохраняет тепло. «Половинчатое» оперение не способно поднять птицу в воздух, однако оно способно согреть. Вероятно, тонкий слой легких пушистых перьев позволял предкам современных птиц поддерживать стабильную температуру тела и тратить меньше энергии на терморегуляцию, и с течением времени перья становились все более длинными и плотными, что обеспечивало еще лучшее сохранение тепла. Спустя какое-то время перья стали настолько длинными, что их обладатели могли понемногу парить, например, чтобы избежать травмы во время падения с дерева, на которое они забрались с земли, или чтобы, подобно современной белке-летяге, спланировать с одной ветки на другую. В ходе эволюции перья и крылья постепенно становились сильнее, их структура усложнялась, и спустя много миллионов лет птицы научились взмахивать крыльями и взлетать. А там и до полноценного полета уже недалеко.

Этот важный этап развития вдруг открыл перед птицами массу возможностей: подобно ракам-щелкунам, пополнившим свой арсенал усовершенствованной клешней, птицы вдруг получили в свое распоряжение никем не занятое небо. Таким образом, освоение навыков полета дало толчок резкому росту разнообразия видов птиц, каждый из которых мог специализироваться на своем уникальном типе питания и способе охоты. Появились самые разные птицы: от питающихся насекомыми стайных скворцов до охотящихся на мышей орлов-одиночек.

Тем не менее ученым доподлинно неизвестно, как именно происходило развитие перьев, крыльев и навыков полета. Исследователи делают выводы, изучая ископаемые останки древних животных, и хотя за последние десятилетия было найдено множество окаменелостей, во многом объясняющих эволюцию птиц, зачастую подобные находки оказываются фрагментарными и представляют нам далеко не все этапы эволюции. Археологи то и дело обнаруживают все новые окаменелости со следами перьев и перьеобразных структур, так что не исключено, что в какой-то момент наука изменит свой взгляд на теорию происхождения перьев. К тому же ученые не всегда одинаково истолковывают одни и те же находки. Иногда в качестве дополнительного инструмента используется анализ ДНК и строения тела современных птиц. Работа ученого подобна сборке пазла: складывая кусочки головоломки, мы пытаемся на основе имеющихся данных предположить, какой из сценариев наиболее вероятен. Сейчас все больше исследователей сходятся во мнении, что оперение возникло вовсе не для того, чтобы птицы могли летать, но и далеко не все ученые связывают его появление с терморегуляцией. Существует как минимум одно альтернативное объяснение, имеющее достаточное количество сторонников в науке. И птицы, и люди используют перья для другой цели, а именно для украшения себя. Можно предположить, что и предки современных птиц использовали свои короткие яркие перья для привлечения самок.

В 2010 году группа исследователей объявила об обнаружении следов меланосом в одной из найденных окаменелостей синозавроптерикса. Меланосомы — это крошечные пузырьки, которые содержатся в клетках и вырабатывают меланин, то есть цветовые пигменты. Исследователи проанализировали меланосомы в окаменелости и пришли к заключению, что синозавроптерикс имел оранжевый окрас в белую полоску. Что это, камуфляж или наряд для привлечения внимания «дам»?

Отпечаток перьев был обнаружен и у окаменелости «древней птицы», археоптерикса. Археоптерикс настолько похож и на птицу и на динозавра, что эта находка убедила многих ученых в том, что птицы произошли именно от динозавров. У археоптерикса были асимметричные перья наподобие перьев современных птиц, и, судя по всему, он умел летать, хотя, наверное, не слишком хорошо. Перья археоптерикса имели сложное строение и, следовательно, структурную окраску. Такой эффект часто встречается у современных птиц: при преломлении света на оперении возникает металлический отблеск. Получается, что сложная структура перьев возникла не ради полета и утепления, а ради украшения: самые красивые самцы завоевывали лучших самок. Со временем роскошные «наряды» встречались все чаще, и в какой-то момент они стали вполне годными для парения, а затем и полета. Видимо, доля истины есть в обеих точках зрения, ведь на разных этапах эволюции на передний план выходили разные факторы.

История крыльев не заканчивается освоением полета. Научившись летать, многие птицы начали использовать крылья для новых целей. Крылья пингвинов отлично подходят для подводного плавания. Черная цапля, элегантная болотная птица, охотится на рыбу, стоя по колено в мелкой воде. Заметить рыбу из-за отблесков на поверхности воды бывает непросто, поэтому цапля раскрывает крылья, как зонт, и создает тень над головой^[5], чтобы лучше разглядеть добычу под водой. Перед нами — пример очередной экзаптации.

Способность летать у насекомых развивалась совсем иначе, чем у птиц. Согласно одной из наиболее популярных версий, часть тела древних насекомых представляла собой мембрану для улавливания солнечного света, своего рода солнечную панель, которая позволяла озябшему за ночь насекомому быстрее пробуждаться. Постепенно эти мембраны увеличивались в размере, улавливая все больше солнечной энергии, и в итоге стали достаточно крупными, чтобы обеспечить парение и полет.

Эволюция — это не реализация некоего грандиозного замысла создания летающих животных. Сложный образ жизни обычно возникает как побочный эффект более простых признаков, развивающихся с течением времени. И человеческий мозг не был создан специально для того, чтобы «сидеть» в социальных сетях в интернете. Или чтобы заводить знакомства через специальные приложения. Хотя поиск партнера, судя по всему, и служил стимулом развития как оперения, так и способностей мозга на протяжении миллионов лет. С точки зрения эволюции одного факта выживания мало, если особь недостаточно привлекательна, чтобы спариться с партнером и дать жизнь потомству. К тому же еще предстоит позаботиться о потомстве и, таким образом, о выживании вида. В следующей части книги мы поговорим о конкуренции за продолжение рода и о ее роли в формировании целого калейдоскопа вариантов приспособления к среде и удивительного поведения, ценой которого нередко может стать жизнь.

В густом лесу норвежского региона Телемарк раздается громкий треск: благородные олени сцепились рогами. Каждый самец отстаивает свое право на спаривание, ведь победитель получает все: чемпиону, одолевшему в схватке остальных претендентов, в награду достанется целый гарем самок. Ставки предельно высоки, как и конкуренция.

На индонезийском острове Комодо, несмотря на изнурительную жару, разворачивается ожесточенная битва. Комодские вараны, также известные как гигантские индонезийские вараны, — самые крупные ящерицы на Земле. Они похожи на серо-коричневых драконов без крыльев. Если два варана сцепились в драке, пощады не жди. Каждому нужна только победа, и неважно, какой ценой. Острые зубы разрывают кожу, из открытых ран льется кровь. Самку никто не спрашивает, она просто достанется победителю. Здесь всем правит сильнейший. Проигравшему не достанется ничего, разве что глубокие раны, которые очень скоро воспалятся, ведь в них яд, затрудняющий процесс заживления. Нередко эти бои приводят к гибели одного из участников.

Над берегом Антарктиды стоит морозная дымка. Раздается грозный рык морского слона. Самец этого крупного вида тюленя в шесть раз тяжелее взрослого белого медведя. С виду он похож на серую глыбу с расплывшимся носом и маленькими черными глазками. Его соперник откликается, и они ударяются друг об друга. Брызги ледяной воды летят во все стороны. Две глыбы сталкиваются с чудовищной силой. Один вгрызается в шкуру другого и рвет что есть мочи. Побеждает тот, что крупнее. Приз — десятки самок.

Ранее мы говорили о битве животных за выживание, но важно помнить, что одного только выживания недостаточно для того, чтобы выйти победителем в масштабе эволюции. Животным приходится находить баланс между двумя разнонаправленными целями: с одной стороны, как можно дольше оставаться в живых, чтобы получить максимум возможностей размножения (естественный отбор), с другой стороны, им нужно фактически размножаться посредством спаривания и взращивания жизнеспособного потомства (половой отбор). Только особи, которым удается достигнуть обеих целей, способны передать свои гены следующим поколениям.

Поиск этого баланса критичен как для самцов, так и для самок. Почему же обычно именно самцы конкурируют за самок и редко наоборот? Все дело в серьезности последствий в случае ошибочного выбора партнера.

Самец располагает миллионами сперматозоидов, он может спариваться неоднократно, и размножение ему практически ничего не стоит. Особых последствий для него не влечет и ошибочный выбор, ведь спаривание с молодой привлекательной самкой, как ни крути, предпочтительнее, чем отсутствие спаривания. Чем больше отпрысков, тем лучше. У самки, напротив, яйцеклеток меньше, и развитие каждой из них требует значительных затрат энергии. Самка не может позволить себе разбазаривать яйцеклетки, ведь ошибочный выбор приведет к появлению на свет менее жизнеспособного потомства. У видов, самки которых долго вынашивают приплод, ставки еще выше: вынашивая, а затем взращивая детенышей, которые, возможно, не передадут ее гены следующим поколениям, самка рискует потерять месяцы, а то и годы бесценного времени. Именно по этой причине в большинстве случаев самка выбирает партнера предельно критично, тогда как самцы пытаются завоевать ее расположение.

Каждому самцу приходится не только тягаться с соперниками, но и производить нужное впечатление на самку, чтобы она выбрала именно его. У одних видов между самцами разворачивается суровая борьба, тогда как у других выбор остается за самкой, которая сама отдаст предпочтение тому или иному счастливчику. В этой главе мы поговорим о конкуренции между самцами, а в следующей — о том, каким образом самцы стараются завоевать расположение самок.

Когда речь заходит о конкуренции между самцами, воображение рисует в первую очередь ожесточенные схватки между оленями с большими рогами и огромными варанами, однако и небольшие животные участвуют в беспощадных поединках. Взять, к примеру, жука-оленя. Хотя вид у него довольно грозный, этот небольшой (примерно пять сантиметров в длину) жук с черной или коричневой «лакированной» спинкой не представляет опасности для человека. У самцов имеются огромные челюсти, или мандибулы, у некоторых видов — равные длине самого тела. Мандибулы снабжены отростками и зубцами, из-за чего напоминают рога оленя. Отсюда и название — жук-олень, или рогач.

Мандибулы рогача — мощное оружие, которым жук может сильно травмировать. И хотя жуки постоянно рискуют достаться на обед более крупным хищникам, они не применяют мандибулы в качестве средства защиты. Если бы челюсти использовались для самообороны, мандибулы самок наверняка тоже были бы крупными. Но свои челюсти пускают в ход только самцы, причем против своих же сородичей, других самцов. В ходе напряженной схватки самец пытается обхватить «рогами» противника и отшвырнуть его в сторону. Победителем выходит обладатель самых длинных челюстей. Он спаривается с самкой, и их потомство, как правило, наследует длинные мандибулы. Благодаря бесчисленным поединкам на протяжении ста шестидесяти миллионов лет жуки-олени сегодня располагают характерными устрашающими «рогами».

Однако большие мандибулы, дающие обладателю фору перед конкурентами, могут стать своего рода обузой. Длинные «рога» делают самцов неуклюжими, они хуже держат равновесие и тратят гораздо больше энергии на передвижение по земле, чем самки. Конечно, рогачи могут облегчить себе задачу и в любой момент подняться в воздух, но тяжелая «оснастка» и полет делает более энергозатратным, чем у самок. Грань очень тонка: если у тебя слишком маленькие «рога» — тебя одолеют соперники, если слишком большие — не сможешь перемещаться. Рогачи избавлены от заботы о пропитании: взрослые особи почти не едят, ведь большинство необходимых для жизнедеятельности питательных веществ они получают еще в состоянии личинки. Жизнь взрослого летающего жука коротка: от нескольких недель до нескольких месяцев, тогда как личинки живут и растут в толще почвы на протяжении трех — семи лет. Главная задача взрослого жука — найти самку и спариться с ней.

Конкуренция за спаривание привела к развитию мощного «оружия» как у оленей, так и у рогачей. В отличие от животных, люди стараются решать конфликты не силой, а за счет коммуникации. Казалось бы, умение разрешать споры мирным способом говорит о более развитых умственных и когнитивных способностях, однако среди животных существует множество видов, использующих схожую стратегию. Среди них жаба.

Когда я изучала биологию в Англии, наши преподаватели часто водили нас в походы, чтобы мы могли прочувствовать местную природу. Продуваемые ветрами холмы возвышенности Йоркшир-Дейлс; поросшие камышом болота, над которыми в поисках добычи кружит полевой лунь; солнечный весенний день, проведенный в поисках редкой бабочки под названием перламутровка адиппа. Однажды мы отправились в заказник Айнсдэйл-Санд-Дюнс к северу от Ливерпуля, где на несколько сотен метров от побережья простираются песчаные дюны. Дующий с моря, то есть с запада, ветер гонит песок с пляжа вглубь острова, создавая высокие дюны, которые держатся на месте лишь благодаря растущей тут и там скудной жесткой траве. Многие из подобных живописных мест давно застроены жильем, и нетронутых дюн сохранилось не так много. Заказник Айнсдэйл остается последним оплотом для многих редких видов.

Мы посетили Айнсдэйл в конце лета, когда стояла сравнительно сухая погода. Сдуваемый ветром песок перелетал через гребни дюн и забивался нам в глаза, в ботинки и даже под куртки. Местным животным и растениям большую часть года приходится приспосабливаться к соленой и сухой среде. Зимой условия меняются. С запада приходят дожди, и все становится насквозь мокрым, ложбины между дюнами заполняются водой. В этих маленьких озерцах совершаются интересные знакомства.

Когда-то камышовая жаба (вдоль ее бурой пятнистой спинки идет характерная желтая полоса) была широко распространена в Англии. Теперь же ее можно встретить в редких местах, например в Айнсдэйле. С приходом темноты жабы-самцы собираются у образовавшихся прудов и затевают настоящий концерт. Они призывают самок: ква-ква-ква. Их зов слышен издали, и самки со всей округи направляются к местам скопления самцов, преодолевая иной раз расстояние свыше километра. Стоит самке приблизиться к одному из самцов, как он хватает ее за горло и тут же спаривается с ней. Между самцами редко случаются открытые стычки, но, как и у оленей, среди жаб есть самцы, которым удается спариться многократно, тогда как другим не удается спариться вовсе, поэтому конкуренция предельно высока.

Британский исследователь Энтони Арак попытался выявить причины того, почему одни самцы побеждают, а другие терпят поражение. Арак наблюдал за поведением жаб (каждую особь он узнавал по индивидуальному желтому рисунку на спинке) на берегах прудов в Айнсдэйле. Он замерял размер их тел, громкость и тональность кваканья, продолжительность их пребывания у пруда и так далее. Он обнаружил, что крупные самцы зачастую прогоняют прочь более мелких, что позволяет им спокойно предаваться призывному кваканью и ни с кем не делить пришедшую самку. Чем крупнее твои габариты, тем проще тебе доминировать над другими самцами и тем больше дам в твоем распоряжении. Так же обстоят дела у оленей и комодских варанов. Быть крупным определенно выгоднее.

Оказалось, что самцы камышовой жабы, квакающие в низкой тональности, также пользуются успехом у самок. Еще Арак заметил, что между размером и тембром существует связь: крупные особи, как правило, обладают «низким голосом». Он предположил, что низкая тональность дает другим самцам понять: «Я большой, не лезь!» Свое предположение исследователь подверг хитроумной проверке. Поздним вечером он расставил по берегам прудов между дюнами небольшие акустические колонки, через которые воспроизводилась запись кваканья в высокой и низкой тональностях. В темноте непросто отличить колонку от жабы, и самцы легко попадались на уловку ученого: на «слабые» колонки, издающие писклявые звуки, постоянно совершались нападения, тогда как басовитых «доминирующих» колонок самцы сторонились.

А самок не особо заботила тональность призывного кваканья, и они подходили к ближайшей колонке. Самки вовсе не выискивают самых крупных самцов с самым внушительным голосом, они выбирают того, кто первым попадается на их пути. Самцы, таким образом, вынуждены конкурировать между собой за право оказаться ближе к самке, поэтому крупные особи стремятся оттеснить мелких.

Умение распознавать размер конкурента по тембру позволяет самцам избегать физических столкновений. Куда разумнее оценить противника и собственные силы прежде, чем совершить атаку. Это в интересах обоих соперников. Тот, кто умело «считывает» сигналы окружающих, побеждает в большинстве конфликтов, в которые он все-таки ввязывается, и не тратит время и силы на стычки, где ему не светит ничего хорошего. Способность ориентироваться по звуку особенно полезна в ночной тьме.

У оленей та же стратегия. Соперники ревут друг на друга, чтобы продемонстрировать свою мощь. Тембр и сила рева напрямую зависят от размера особи и развитости мускулатуры, так что это действительно «честный» сигнал — одной громкостью тут не возьмешь. Английский исследователь Тим Клатто-Брок в одном из своих исследований рассказывает об особо крупном олене, рев которого с возрастом потерял былую внушительность. Это подтверждает наблюдение, что по реву можно точно судить о мощи его обладателя. Такая стратегия позволяет как оленям, так и жабам подводить итоги состязания без физического столкновения. Точно так же поступают и люди. Вполне очевидно, что камышовые жабы, издающие громкие звуки, сильно рискуют. Подаваемые с берегов песчаных прудов сигналы слышны на расстоянии до километра и справляются одновременно с двумя задачами: распугать более мелких самцов-конкурентов и приманить самок, готовых устремиться к прудам издалека. Но эти же сигналы могут привлечь внимание хищников. Арак говорит о том, что ему довелось наблюдать гораздо больше самок камышовых жаб, чем самцов, вероятно, потому что самцы чаще становятся чьей-то добычей. В свете дня главное для жаб — выживание, и большую часть времени они прячутся под камнями и тиной, однако ночью становится безопаснее, и они осмеливаются наконец похвалиться своей силой во всеуслышание.

Самцы разных видов так или иначе участвуют в борьбе за самок. Хотя ставки высоки, награда того стоит: если самцу удается показать своим конкурентам, что он самый большой и сильный, он завоевывает право спариться, а значит, получает возможность обзавестись многочисленным потомством. В эволюционной игре это настоящий джекпот.

Конкуренция за возможность спаривания привела не только к возникновению средств вооружения и голосовых сигналов. Многие из самых невероятных «нарядов», встречающихся в природе, появились именно вследствие брачного отбора. У таких видов, как камышовая жаба, победителя определяет исход соперничества между самцами, тогда как у других видов выбор остается за самкой. В таком случае нет ни малейшего смысла биться с другими претендентами, ведь если ты даме не по вкусу, то баста. В этой главе мы поговорим о способности самцов соблазнять потенциальных партнерш.

Длиннохвостый бархатный ткач — небольшая африканская птичка — выглядит так, словно ее кистью нарисовал ребенок, давший волю своему воображению. Самец ткача по размеру чуть больше воробья, он черный как уголь, и лишь верхняя часть крыльев украшена красно-белыми «погонами». Казалось бы, ничего особенного в нем нет. До тех пор, пока наш взгляд не падает на длинный черный хвост, развевающийся позади птицы, словно тяжелый шлейф. Хвост в несколько раз длиннее самого тела, он может достигать до полуметра в длину. Судя по всему, самцу непросто держаться в воздухе с таким огромным хвостом. Самки же, коричневые, с совершенно обычным хвостом, легко и ловко порхают. Сложно представить, что подобное экстравагантное «украшение» у самцов может быть практичным с точки зрения выживания или использоваться в качестве оружия против других самцов. Чтобы доказать, что в этом случае выбор действительно совершает самка, одной логики недостаточно — нужен эксперимент.

Мальте Андерссон, биолог из Университета в Гетеборге, получил всемирную известность в научных кругах за свой (ставший классикой) эксперимент по обмену хвостами. Сначала он срезал хвосты у самцов длиннохвостого ткача, а затем приклеивал их. Хвосты состоят из одних перьев, поэтому птицы, как и мы во время стрижки у парикмахера, не почувствовали ровным счетом ничего. Чтобы проверить, может ли хвост повлиять на совершаемый самкой выбор, одним самцам исследователь вернул их собственные хвосты, другим — укороченные по сравнению с теми, что у них были от природы, а третьих, напротив, снабдил удлиненными «шлейфами». Самцы с удлиненными хвостами получили значительно больше возможностей спариваться, чем до начала эксперимента, а самцы с укороченными хвостами оказались в ущемленном положении. Итак: чем длиннее хвост, тем большим успехом самец пользуется у самок.

Самцы, потерявшие в длине хвоста, вовсе не собирались уступать свою территорию конкурентам, напротив, они стали проворнее защищать ее. Однако именно самцам с удлиненным хвостом удавалось спариваться чаще всего. Эксперимент Андерссона доказал, что возможности спаривания напрямую зависят от длины хвоста, а вовсе не от исхода соперничества между самцами. У такого вида, как длиннохвостый бархатный ткач, выбор остается за самкой.

Почему же не у всех самцов одинаково длинный хвост? Все дело в том, что, как и в случае с призывным кваканьем камышовой жабы, длинный хвост имеет свои недостатки. Аналогичный эксперимент с заменой хвостов у другого длиннохвостого вида птиц — нитехвостой нектарницы, черной птички с блестящей сине-зеленой головой и тонким клювом — подтвердил, что самцы с укороченным хвостом более эффективно добывают насекомых, чем их более длиннохвостые конкуренты. Длинный хвост означает больше партнерш, но меньше еды.

Райские птицы — еще один широко известный пример того, как предпочтения самок приводят к развитию у самцов роскошного оперения. Мне самой не раз доводилось завороженно сидеть перед экраном телевизора, слушая полные энтузиазма рассказы сэра Дэвида Аттенборо о волшебном мире райских птиц. Окрашенный во все цвета радуги самец вытанцовывает перед невзрачной серо-коричневой самкой. Другой вдруг раскрывает черные крылья и демонстрирует ярко-синюю «подкладку», напоминая при этом растянутый смайлик. Третий и вовсе похож на желто-черный шарик из перьев с украшенными белыми полосками полуметровыми «ресницами».

Райские птицы обитают в Юго-Восточной Азии, но даже в такой северной стране, как Норвегия, можно найти виды с удивительно приятной глазу окраской. Например, варакушка — небольшая птичка размером с синицу, гнездящаяся весной во влажных, заросших кустарником местах, — может похвастаться ярко-синей с оранжевым «манишкой». Варакушка издает характерную «металлическую» трель и подражает разным звукам, в том числе звону овечьих колокольчиков! Этот вид был подробно изучен исследовательской группой, в которую я входила во время работы в Музее естественной истории в Осло. Двое участников группы, Арильд Юнсен и Ян Лифьельд, совместно с двумя шведскими коллегами провели в 1990-х годах вариант эксперимента с заменой хвостов. Они закрасили черной краской синие и оранжевые перья у некоторых темных самцов и заметили, что полностью темные особи пользовались гораздо меньшим успехом у самок, нежели те, кто сохранил свою яркую грудку. Как и длиннохвостые бархатные ткачи, утратившие яркую окраску варакушки продолжали защищать свою территорию, из чего можно сделать вывод, что сине-оранжевая манишка появилась для привлечения партнерш, а не как следствие конкуренции между самцами.

Чтобы добиться расположения дам, обитающие в Австралии и на Новой Гвинее птицы-шалашники прибегают к еще более действенному методу: они строят своеобразные домики. Полностью черный самец атласного шалашника не может похвастаться ни ярким оперением, ни участием в строительстве гнезд и взращивании птенцов. Вместо этого он посвящает все свое время возведению из соломы и палочек сложных конструкций, напоминающих небольшие шалаши или беседки. Каждый шалаш состоит из двух выгнутых стен, между которыми проложен узкий проход. Самец не живет в своем шалаше, но старательно украшает его яркими, как правило в синей гамме, предметами — голубыми цветами, синими ягодами, остатками голубой пластиковой упаковки. Чтобы стать обладателем самого нарядного шалаша в округе, самец тайком таскает из таких же построек соперников самые разные «украшения». Самые броские и крупные из них ходят по кругу между шалашами самцов.

Когда в гости заявляется самка, самец устраивает настоящую экскурсию: бегает вокруг шалаша, громко кричит, раскрывает и складывает крылья, поднимает и заново укладывает синие предметы. Самка внимательно следит за демонстрацией. Она пришла сюда, чтобы выбрать самого радушного хозяина лучшей беседки. Если показ ее не впечатляет или самец пугает ее своим напором, она улетает прочь. Многим самцам так и не удается никого привлечь, поэтому спариться и передать свои гены следующему поколению удается лишь самым искусным строителям шалашей.

Существует множество видов птиц, которые добиваются спаривания за счет роскошного оперения, яркости и показательных выступлений. Однако в Австралии обитает один малоизвестный вид экстравагантно «одетых» танцоров, ничуть не уступающих птицам. Это паук-павлин.

В отличие от внушающих ужас пауков-птицеедов, пауки-павлины не такие страшные и крупные. На самом деле они настолько маленькие, что их бывает сложно заметить: паук-павлин меньше человеческого ногтя. Но несмотря на свой скромный размер, этот паук способен привлечь внимание своей броской окраской. Если приглядеться к нему, можно заметить у него яркую каплю «краски» на брюшке.

Когда самец находит потенциальную партнершу, он пускается в пляс: вскидывает заднюю часть тела и демонстрирует эффектный узор из ярко-красных, синих и оранжевых отметин, затем он поднимает третью пару ног и машет ими. Яркое, похожее на веер брюшко вибрирует, паук движется из стороны в сторону. Самка внимательно наблюдает за этим захватывающим танцем.

Самка выбирает того, кто вкладывает в свой танец максимум энергии. Критерием оценки служат длительность представления, интенсивность вибрации и зрелищность. Существует свыше ста различных видов паука-павлина с самой разной окраской, от ярко-синего с красными полосками до бирюзового с лиловыми точками, а некоторые даже покрыты тончайшей чешуей, которая дает голографический отблеск. Большинство видов пауков не способны различить такие цвета. Восемь маленьких глаз паука воспринимают все в серых тонах. А у паука-павлина передние пары глаз, из восьми, сильно увеличены. Глаза наделены сложно устроенной сетчаткой и несколькими типами фоторецепторов, что позволяет пауку-павлину четко видеть при разном фокусном расстоянии и различать цвета.

Паук-павлин относится к семейству пауков-скакунов, которые активно охотятся, вместо того чтобы плести паутину, поэтому можно предположить, что острое зрение развилось в первую очередь для охоты, а позже стало использоваться для участия в сложных брачных ритуалах. Это пример экзаптации. Самец полностью зависит от решения самки, которое та принимает на основе визуальной оценки, ведь если танец самца ее не заинтересует, она может напасть на ухажера и съесть его. Танцуй или умри.

Все эти примеры — птиц-шалашников, длиннохвостых бархатных ткачей, пауков-павлинов — иллюстрируют тот факт, что выбор самок может повлиять на ход эволюции поведения и внешнего вида самцов. Самцам крайне выгодно приспосабливаться к желаниям самок. Но почему же самок так привлекают яркие перья и зрелищные танцы? Казалось бы, для будущей матери разумнее предпочесть для своих отпрысков камуфляжную окраску, способную защитить от хищников.

Такие сигналы, как окраска и тональность пения, могут сообщить кое-что о характеристиках их обладателя. Если самец должен участвовать во взращивании потомства, в интересах самки найти такого партнера, который ловко добывает еду, и возможно, зрелищное ухаживание может убедить ее в развитости его физических качеств. Для видов, где самки ухаживают за детенышами самостоятельно, выбор отца все равно важен, поскольку отпрыски наследуют его генетический материал. Если самцу удастся продемонстрировать свою силу и привлекательность, есть шанс убедить самку, что ее потомство также будет сильным и привлекательным.

Например, у самца зеленушки обыкновенной перья на крыльях окрашены в желтый цвет благодаря пигментам под названием каротиноиды, которые также являются антиоксидантом, полезным для здоровья, поэтому ярко-желтая окраска у самца зеленушки свидетельствует о его здоровье и способности добывать богатую каротиноидами пищу.

И все же иногда сигнал сам по себе оказывается для самки куда важнее, чем качество, о котором сигнал сообщает. Изначально самке зеленушки выгодно выбирать самца с ярко-желтой окраской, поскольку ее отпрыски смогут унаследовать способность добывать богатую каротиноидами пищу, а значит, иметь более крепкое здоровье. Самки, отдающие предпочтение желтым самцам, обзаведутся многочисленным потомством, более жизнеспособным по сравнению с потомством самок, выбирающих прочих самцов. Это означает, что гены, отвечающие за кодировку у самок предпочтения желтого цвета, оказываются полезными и будут воспроизводиться в популяции. В то же время развитие ярко-желтой окраски выгодно и для самцов, поскольку она дает больше возможностей спаривания, и гены, отвечающие за производство желтого пигмента, также будут распространяться.

Производство желтого пигмента может основываться на способности добывать из пищи каротиноиды, однако необязательно. Некоторые самцы могут «хитрить», пуская все получаемые каротиноиды на развитие окраски, вместо того чтобы использовать их в качестве антиоксиданта для укрепления здоровья. Они могут заставить самку поверить, что пышут здоровьем, тогда как они просто покрыты перьями красивого оттенка.

Таким образом, желтый цвет сам по себе становится желанным просто потому, что он нравится самкам. Поскольку ярко-желтые самцы пользуются успехом у дам, самка выберет ярко-желтого самца именно потому, что он яркого цвета, а значит, привлекательный, ведь тогда и ее сыновья будут пользоваться успехом у самок. Эта спираль предпочтений может выйти из-под контроля, и самки будут продолжать выбирать самцов с ярким оперением, даже если яркий цвет начнет негативно сказываться на выживании. Самке это безразлично, ведь ее главная цель — иметь привлекательных отпрысков. Этот механизм полового отбора был впервые сформулирован Рональдом Фишером в 1930 году и получил название гипотезы сексуального сына.

Альтернативное объяснение механизму принятия решения самками в 1975 году предложил израильский эволюционный биолог Амоц Захави. Согласно его концепции гандикапа, самцы, подвергающие себя той или иной опасности — гандикапу (например, повышенному риску стать добычей хищника из-за слишком яркой окраски или повышенным энергозатратам для отращивания и переноса за собой длинного хвоста), вынуждены изначально быть сильными и жизнеспособными, иначе они не могли бы «позволить себе роскошь» подобного риска и при этом не погибнуть. Самка, в свою очередь, выбирает самца за готовность пойти на этот риск, о чем сообщают его сигналы, а вовсе не вопреки этому риску, поскольку она знает, что он даст ей жизнеспособное потомство.

Эволюционные биологи пока не сошлись во мнении относительно того, какая из многочисленных гипотез наилучшим образом объясняет механизм принятия решения самками. Как и в большинстве научных вопросов, в игру вступает целый ряд факторов, и каждый из них может иметь различный вес в зависимости от ситуации, поэтому найти универсальное объяснение для всех проявлений выбора самок в природе просто-напросто невозможно.

Недавно в свет вышла книга «Эволюция красоты»^[6], вокруг которой развернулась жаркая дискуссия. Автор книги Ричард Прам уверен, что гипотеза сексуального сына (также известная как фишеровское убегание) — единственное убедительное объяснение сохранения биологически нейтральных признаков. Однако критики, в особенности биологи Гейл Патричелли, Эйлин Хебетс и Тамра Мендельсон, считают остальные гипотезы не менее доказательными; например, что сигналы являются объективным сообщением о качествах самца. Эта дискуссия по-прежнему активно ведется в научных кругах.

Мне нравится это несогласие между исследователями. Пока нам неизвестно, каким образом в природе возникли брачные ритуалы, и я надеюсь, что это подвигнет будущих биологов попытаться найти ответ на этот вопрос. Разумеется, уже найдены убедительные объяснения многих этапов эволюции, связанных с выбором партнера, и мы знаем, что баланс между выживанием (естественным отбором) и конкуренцией за спаривание (половым отбором) очень важен. Нам также известно, что одним самцам приходится ожесточенно бороться друг с другом за самок, тогда как другие используют все свои ресурсы на то, чтобы самок соблазнить. И все же без ответа остается множество вопросов. Например, вплоть до начала 2000-х годов не проводилось исследований поведения паука-павлина, и до сих пор опубликовано удивительно мало научных статей о них. При этом ученые регулярно открывают все новые виды пауков-павлинов, так что можно быть уверенными, что для исследовательской работы остается безграничный простор.

Несмотря на напор красавцев ухажеров и зрелищность брачных игр, «супружеская» жизнь животных полна конфликтов и измен. Природа не так романтична, как может показаться на первый взгляд.

После долгих месяцев, проведенных в открытом море, на полуостров Курбе, расположенный на юге Индийского океана, возвращаются странствующие альбатросы. Эти элегантные бело-черные птицы похожи на чаек, но размах их крыльев вдвое больше, чем у крупных морских чаек, и в три-четыре раза больше, чем у озерных. В открытом море они боролись не только с непогодой, но и с одиночеством, ведь все это время они находились вдали от своих постоянных партнеров. Странствующие альбатросы образуют супружеские союзы, которые длятся десятилетиями, и «разводы» у этого вида — большая редкость. Вне брачного сезона альбатросы вынуждены довольствоваться отношениями на расстоянии, а по возвращении на сушу они отмечают воссоединение с партнером романтическим танцем: трясут головой, раскрывают крылья, устремляя клюв в небо. Затем они спариваются, откладывают яйца и по очереди их высиживают. С виду — семейная идиллия.

Однако стоит присмотреться, и иллюзия рушится. Когда в 1980-х годах появилась возможность сравнивать ДНК родителей и детенышей, быстро обнаружилось, что, казалось бы, верные альбатросы на самом деле изменяют своим супругам без зазрения совести. Примерно 10 % птенцов альбатроса — «внебрачные дети», то есть их отцы вовсе не те самцы, с которыми мать танцевала романтический танец воссоединения. Многие самцы странствующего альбатроса растят чужих отпрысков. Неверность распространена и среди многих мелких видов птиц, обитающих на территории Норвегии. Примерно у трети всех птенцов деревенских ласточек и домовых воробьев биологический отец не совпадает с отцом семейства в их гнезде. На самом деле в природе верность одному-единственному партнеру — большая редкость. Полиандрия — спаривание одной самки с разными самцами в течение одного брачного сезона — распространена у 90 % всех популяций животных в мире, в том числе у рыб, млекопитающих, рептилий, амфибий, осьминогов и насекомых.

Несложно понять, почему самцы предпочитают спариваться с разными самками. Самец обладает большим количеством сперматозоидов, а значит, чем больше раз он спарится, тем больше отпрысков произведет на свет. У самок, наоборот, количество актов спаривания не увеличивает численность потомства, но, возможно, улучшает его качество. Если избранник самки — не самый видный самец, она может заполучить гены лучшего самца, спариваясь с ним за спиной «возлюбленного».

Спариваясь с несколькими самцами, самка получает своего рода «страховку» на случай бесплодия ее постоянного партнера, а также может произвести на свет отпрысков, имеющих разный набор генов, от разных отцов, а значит, способных выжить в разных обстоятельствах. Например, у каждого из них на генном уровне будет заложена сопротивляемость к разным болезням.

Эволюционные биологи не выработали общего мнения относительно генетических преимуществ полиандрии для самки: неразгаданной тайной остается не только механизм выбора самкой ярко окрашенных самцов, но и причины ее неверности выбранному партнеру. Судя по всему, у различных видов здесь задействованы различные факторы. Возможно, у некоторых из них измена является своего рода защитой от болезней, тогда как для самок других видов важнее вырастить сыновей, которые будут пользоваться успехом у дам, и именно поэтому они предпочитают спариваться с визуально привлекательными самцами.

Иногда у самок и вовсе не остается выбора. Например, самки кряквы постоянно сталкиваются с принуждением к спариванию, нередко с несколькими самцами одновременно. Случается, в ходе таких потасовок самки тонут.

Агрессия во время спаривания свойственна не только птицам. В известном естественно-научном журнале Nature в 2000 году была опубликована статья исследователей Хелен Краджингтон и Майкла Сайва-Джоти об удручающих последствиях битвы между полами у такого маленького жучка, как зерновка.

Зерновка четырехпятнистая (небольшой черный жук длиной всего в пару миллиметров) считается сельскохозяйственным вредителем во всем мире, поскольку она поедает бобовые культуры. У этого вида не бывает длительных брачных союзов, построенных на верности, и любой самец, спарившись с самкой, знает, что она вскоре спарится с кем-то другим. Ему самому это невыгодно, поскольку он не может быть уверен, что самка произведет на свет именно его потомство. Его сперматозоиды вынуждены конкурировать за отцовство со сперматозоидами другого самца, и нет никакой гарантии, что выиграет именно он. Чтобы увеличить свои шансы на успех, самец зерновки обычно старается продлить процесс спаривания и таким образом сделать как можно больше «ставок» в этой своеобразной лотерее. К тому же он пытается не допустить того, чтобы самка сразу после него спарилась с кем-то еще, а если ему удастся ей помешать, то ни с кем соревноваться и вовсе не придется, и тогда он станет отцом всего приплода. Самка же, напротив, заинтересована в том, чтобы побыстрее найти нового партнера, у которого, возможно, будет лучше генофонд. В случае зерновок ни о какой конструктивной коммуникации во имя мирного разрешения конфликта между противоположными полами говорить не приходится. Самец зерновок пускается во все тяжкие, используя шипы.

Твердые шипы самца выдвигаются наружу во время полового акта и прокалывают самку изнутри. Исследователям удалось задокументировать процесс благодаря следующей уловке: во время спаривания жуков опустили в жидкий азот, они замерзли, так и не разлепившись. Затем с помощью микроскопа ученые сделали подробные снимки: не остается и тени сомнения, что самка от многочисленных шипов получила серьезные увечья.

Разумеется, самка предпочла бы обойтись без подобного насилия. Во время спаривания она сильно колотит самца задними ногами, чтобы он поскорее закончил свое дело. Краджингтон и Сайва-Джоти наблюдали также, что, не имея возможности защищаться при помощи задних ног, самки вынуждены дольше терпеть принуждение со стороны самца и, как следствие, получают больше ранений. Этот эксперимент кажется чудовищным, хотя его объект — всего лишь маленький жучок, которого любой бы мог прихлопнуть не моргнув, но работа исследователей доказала, насколько критично для самки иметь эффективную стратегию самообороны.

Страх перед потенциальной конкуренцией и потерей отцовства приводит к формированию многих диковинных привычек и шаблонов поведения как у крупных животных, так и у мелких. Нередко самцы насекомых прибегают к жестоким формам отношений при спаривании и калечат самок. Некоторые виды клопов (например, лигей пятнистый) в процессе спаривания удерживают самок более суток. Постельный клоп — приверженец травматичного осеменения: он пронзает тело самки, и она вынуждена после этого жить с открытой раной.

Самцы лесной завирушки сильно клюют своих самок очень острым клювом. Самцы айдахского суслика после спаривания загоняют самку в нору и перекрывают выход, чтобы она не могла сбежать на «свидание» с другим.

Обыкновенная подвязочная змея — небольшая полосатая змея, обитающая в Северной и Центральной Америке. Готовая к спариванию самка выделяет феромоны (химические вещества, передающие определенный сигнал), которые привлекают самцов. Если на месте «свидания» оказывается сразу много самцов, они собираются в большие «брачные клубки», при этом каждый самец пытается добраться до самки, находящейся в самом центре этого клубка. Закончивший спаривание счастливец заполняет половое отверстие самки желеобразным веществом, которое затвердевает и не позволяет самке спариваться в течение последующих семидесяти двух часов. Это своего рода пояс верности, и самка оказывает самцу сопротивление, но, судя по всему, это не причиняет ей большого вреда.

Однако избежать конкуренции сперматозоидов самцам удается далеко не всегда. Если гонка неизбежна, самцу остается приложить максимум усилий, чтобы в этой гонке победить. А победить можно только за счет самых эффективных сперматозоидов. Я занималась изучением эволюции спермы птиц на протяжении четырех лет, и в итоге это исследование вылилось в кандидатскую диссертацию.

Маленькие птички постоянно изменяют своим партнерам. Именно поэтому в их среде столь высока конкуренция сперматозоидов и так важно качество спермы. Разумеется, некоторые виды, такие как оляпка, более или менее моногамны, другие же, например деревенская американская ласточка, в значительной степени склонны к неверности. Но только лучшие самцы способны оплодотворить яйцеклетки и передать свои гены следующему поколению. Это означает, что эволюция, в ходе которой появляются оптимальные по своим характеристикам сперматозоиды, идет очень быстро. Значение имеет их скорость (быстрые сперматозоиды, как правило, успевают оплодотворить больше яйцеклеток) и длина, о чем свидетельствуют результаты исследований. Виды, существующие в условиях острой конкуренции, отличаются длинными сперматозоидами, тогда как склонные к моногамии виды — более короткими.

Безусловно, дело не только в длине. У птиц сперматозоиды отличаются винтообразным строением, они похожи на маленькие ледобуры с длинным хвостиком. У таких видов, как зяблик и варакушка, головка сперматозоидов имеет ярко выраженную винтообразную форму, с очерченной спиралевидной «насечкой», в то время как у других, например у оляпки, спермии прямые, без «насечки», почти как гвоздь. Биологи уже более столетия назад знали о существовании вариаций винтообразных сперматозоидов, однако они не понимали, что скрывается за этим разнообразием. Мне захотелось это выяснить.

Четыре года исследований подвели меня к выводу о том, что винтообразные сперматозоиды быстрее передвигаются. Крошечным спермиям непросто добраться до цели, ведь они плавают в довольно плотной жидкости. Поэтому эффективнее прокладывать себе дорогу подобно винту, вкручивающемуся в стену. Чем выше обороты, тем стремительнее продвигаешься вперед. Скорее всего, именно этим можно объяснить форму сперматозоидов у некоторых птиц: винтообразная «насечка» позволяет им быстрее пробираться через жидкую среду в организме самки и таким образом обходить конкурентов.

Но если иметь винтообразное строение так выгодно, почему тогда у птиц существуют и прямые сперматозоиды? И почему у людей мужские половые клетки округлые? Мне удалось выяснить, что у тех видов птиц, которые отличаются винтообразными спермиями, также имеется множество ненормальных клеток, так или иначе поврежденных. Создается впечатление, что винтообразные сперматозоиды более подвержены разрушению, и птицам приходится «выбирать» между шустрыми, но хрупкими «винтами» и медленными, но прочными «гвоздями». Отчего же разные виды пошли по различным путям развития? Точного ответа на этот вопрос пока нет. Лично я предполагаю, что причина кроется в физиологии самок. Возможно, у самок некоторых видов половая среда более густая, и в таком случае самцам выгоднее иметь быстрые винтообразные спермии. Но нам практически ничего не известно о среде в половых органах самок птиц, так что все сказанное выше — чистая спекуляция, и необходимы дальнейшие исследования.

Неверность — это скорее правило, чем исключение. Крайне затруднительно объяснить причину измен у одних видов, но и сложно понять, почему другие виды склонны к моногамии. Что способствует верности выбранному партнеру? Судя по всему, один фактор играет ведущую роль — это забота о потомстве. У лебедей-кликунов (они более или менее склонны к сексуальной моногамии) в высиживании яиц и кормлении птенцов активно участвует отец, и родители рассчитывают на помощь друг друга. Если самец заподозрит измену и усомнится в собственном отцовстве, он, вероятно, будет с меньшим рвением ухаживать за птенцами, а значит, самке выгоднее быть ему верной.

Даже когда у самки появляется альтернативный вариант, с ним возникает и риск ухода партнера. Как следствие, самка делает выбор в пользу верности. Ведь если отец не будет участвовать в воспитании потомства, ей придется справляться со всем самой и, возможно, у нее не хватит сил, чтобы вырастить всех. Это довольно мрачная перспектива для самки лебедя. Для других видов конфликты, связанные с признанием потомства, могут привести к еще более тяжелым последствиям.

В саванне Серенгети день утопает в кроваво-красном закате, на равнину спускается тьма. Львицы готовятся к охоте. Они голодны, а на водопое как раз собрались антилопы. Под покровом ночи жертва беззащитна. У большинства львиц есть детеныши, одна из них спрятала своих львят в зарослях в надежде защитить их от посторонних взглядов, пока сама она на охоте. Она вынуждена передать опеку над ними львам, которые обыкновенно не охотятся, но ей известно, что самцы стареют и на их прайд могут напасть в любой момент. И все же у нее нет выбора — ей нужно добыть пищу, иначе детеныши погибнут от голода. Поэтому она оставляет их и направляется к водопою.

Тишина. Раздается только стрекотание в высокой траве. Львята спят. Львы в полудреме, иногда лениво поглядывают вокруг. Неожиданно совсем рядом раздается грозный львиный рык. Львята просыпаются, львы вмиг готовы к бою. В темноте вырисовываются тени и вдруг превращаются в пять больших львов. Их цель — захватить прайд и стать его новыми вожаками. Они переходят в нападение. В ход идут зубы и когти, проливается кровь. У престарелых и слабых львов нет ни малейшего шанса дать отпор молодым и сильным захватчикам. Вскоре старая гвардия изгнана, воцаряются новые правители.

Львицы услышали шум и уже направляются назад. Мать маленьких львят мчится сквозь траву, через ручьи, мимо испуганного стада зебр. Она должна добраться до детенышей, пока не слишком поздно, ведь на кону жизнь ее потомства.

Тем временем малыши сбиваются в кучу и пытаются спрятаться, но тяжелые лапы ступают все ближе. Новоиспеченные короли идут за своими трофеями. Самый крупный из самцов учуял детенышей и направляется к кустам. Пощады не будет. Он хватает одного и швыряет его оземь, перекусывает второго, расправляется с третьим. Затем лев укладывается неподалеку от места бойни и принимается за трапезу. Когда появляется мать, уже слишком поздно. Все ее детеныши жестоко убиты.

Почему львы уничтожают львят? Разве плохо иметь большой и сильный прайд? Чтобы понять поведение львов, нужно сперва разобраться в устройстве их социума. Львы живут стаями, однако это вовсе не означает, что молодой лев наследует роль доминирующего самца (или альфа-самца), как в мультфильме «Король лев», — сказка есть сказка. Дочери-львицы, как правило, остаются в стае своей матери, тогда как сыновей изгоняют еще в юности, и они редко возвращаются в отчий прайд. Юные львы находят компаньонов среди своих братьев и кузенов, а повзрослев и окрепнув, молодые львы находят себе новую стаю, которую атакуют в надежде выжить стариков и завоевать власть. Такие захваты происходят в каждом прайде регулярно, так что львы остаются «королями», разделяя «трон» со своими братьями и кузенами, лишь на протяжении нескольких лет.

Львята в стае представляют для вновь воцарившихся львов проблему. У львиц в прайде обычно есть детеныши от прежних самцов, и зачастую эти львята слишком малы, значит, они еще долго будут отнимать значительную часть ресурсов матери. И, возможно, самое главное: пока львицы выкармливают маленьких львят, они не будут готовы к спариванию, а значит, у новых самцов не будет возможности обзавестись собственным потомством, пока они не избавятся от юных конкурентов. Чем младше детеныши, тем больше сил и времени они отнимают у матери, поэтому самые маленькие из них находятся в зоне максимального риска. В течение полугода с момента прихода новой власти в прайде погибает свыше 90 % всех львят в возрасте до девяти месяцев.

Сложно доказать, что все погибшие детеныши становятся жертвами вновь пришедших самцов, поскольку большая часть активности львов происходит ночью. Людям периодически удается документировать случаи целенаправленного детоубийства среди львов, однако детеныши погибают еще и потому, что измученная бесконечными стычками и голодом львица оставляет их, пытаясь найти себе пропитание и выжить. В любом случае с приходом новых самцов львята оказываются в серьезной опасности. Безусловно, это совсем не в интересах львиц, которые уже успели вложить в потомство много сил и времени, и им совсем не хочется начинать все с нуля. Они отчаянно пытаются защитить своих отпрысков, но обычно безуспешно. Однако главная угроза состоит в том, что эти львята не приходятся родней новым самцам.

Конкуренция за право родительства среди животных крайне жесткая, и быть самкой в этой драматичной игре очень непросто. Измены и конфликты на почве отцовства нередко приводят к бессмысленной жестокости и тяжким последствиям. Именно поэтому меня смущает, когда люди применяют аргументы вроде «ну это же естественно», чтобы оправдать те или иные действия либо существующие в обществе воззрения. Слепо ориентироваться на природу — аморально и безответственно. Способность использовать наш развитый мозг, чтобы договариваться о социальных нормах и правилах, — одно из основных преимуществ человека как вида.

К счастью, в природе находится место не только жестокости и конфликтам; в мире животных можно найти массу проявлений сердечности и заботы. В следующей главе мы поговорим о родительстве, и именно на этом этапе многие животные проявляют себя как самоотверженные матери и отцы, готовые в самых суровых обстоятельствах пожертвовать всем ради своих детенышей.

Весь мыс Крозье покрыт снегом, небо чистое, без единого облачка, но солнце едва греет. Стоит ноябрь месяц — хорошая пора для императорских пингвинов. На льду собрались сотни величавых птиц с длинными черными клювами и небольшими желтыми «воротничками» на черно-белых нарядах. Между взрослыми пингвинами можно заметить двигающиеся комочки — это птенцы неуверенно ковыляют туда-сюда, то и дело сбиваясь в кучки, чтобы погреться. Родителям пришлось немало потрудиться, чтобы сохранить им жизнь в первую зиму, и вот наконец птенцы подросли и теперь могут пойти в «детский сад».

Лето в Антарктиде наступает в ноябре, ведь этот континент расположен в Южном полушарии. Наши пингвины только что пережили темную холодную зиму. Полная семья в ноябре — результат самоотверженной борьбы в зимний период.

Жизненный путь императорского пингвина начинается осенью (в марте — апреле), когда взрослые особи, будущие родители, возвращаются из открытого моря в колонии на континенте. В мае — июне самка откладывает одно яйцо и передает его самцу, который удерживает его на своих лапах, чтобы оно не замерзло на льду. Тем временем самка уходит на поиски пищи и возвращается лишь спустя много недель. В ее отсутствие самец стоит, оберегая яйцо: всю зиму напролет от практически не двигается, несмотря на сорокаградусный мороз, мощные порывы ветра и снежные бури. Папы-пингвины объединяются в кучки: температура внутри такой стаи достигает тридцати градусов по Цельсию, а то и выше, и самцы прижимаются друг к другу так плотно, что иной раз пингвин в самом центре оказывается буквально выдавленным наверх. Нередко пингвинам приходится стоять в одиночестве, повернувшись спиной к ледяному ветру, пока не удастся снова влиться в толпу. Если все идет хорошо, птенец вылупляется из яйца примерно через два месяца. Теперь отцу нужно заботиться о живом детеныше, хотя накормить его нечем, кроме особой питательной смеси, которую производит желудок и пищевод пингвина. К счастью, самка вот-вот вернется. К моменту ее возвращения с пищей для птенца отец уже окончательно обессилел. За зиму пингвин теряет почти половину своего нормального веса, и теперь ему предстоит собраться с силами и проделать долгий (до ста двадцати километров) путь к кромке прибрежного льда, чтобы поймать в океане рыбу. А птенец растет, поочередно сидя на лапах у обоих родителей, пока не станет достаточно взрослым, чтобы выживать независимо от тепла матери и отца, отогреваясь в кучке других птенцов. Плотный серый пух окончательно выпадает, уступая место характерному черно-белому оперению, примерно одновременно с началом таяния льдов, когда приходит время нырять за рыбой.

Из многочисленных познавательных телепередач и фильмов многие знают о феномене самоотверженного родительства у пингвинов, однако редко можно услышать объяснение того, почему пингвины так себя ведут. Почему самец месяцами заботится о яйце, пока самка преспокойно отъедается? И с чего бы ей в таком случае возвращаться? Зачем они вообще откладывают яйца в самый неблагоприятный сезон? Почему пингвины устраивают свои колонии на таком большом расстоянии от кромки прибрежного льда? В ответе на последний вопрос могут быть и ответы на все остальные вопросы.

Биолог Мишель Ларю наблюдала за пингвинами долгое время и убеждена, что месторасположение колоний отнюдь не случайно, поскольку пингвины полностью зависят от антарктического морского льда, который рано замерзает и тает только в самом конце зимы. Если колония осядет слишком близко к кромке льда, лед может растаять раньше, чем птенцы научатся плавать. Это означает, что пингвинам приходится пешком преодолевать большие расстояния в самый разгар зимы, когда площадь прибрежного льда максимальна. Даже самый стабильный морской лед в какой-то момент тает, и тогда птенцы должны быть во всеоружии, то есть покрыты водоотталкивающими перьями, иначе они попросту замерзнут насмерть в ледяной воде.

И именно поэтому родителям нужно успеть высидеть яйцо в самое суровое время года, чтобы детеныши появились на свет при оптимальных погодных условиях. Если птенцы вылупятся раньше времени, у них нет ни малейшего шанса на выживание. В отчете одного исследования 1977 года говорится о трагической судьбе совершивших просчет пингвинов: «В декабре птенцы скидывают пух и покидают колонию, а лед под ними трескается. Молодые птицы, которые не успели обзавестись полноценным перьевым покровом, не могут выжить в холодной воде […] их можно увидеть дрейфующими в направлении открытого моря на маленьких льдинах». От одной мысли о беззащитном пушистом пингвиненке, которого течением уносит в открытое море, мне хочется тут же отправиться в Антарктиду, спасти несчастного и привезти к себе домой, чтобы он мог отогреться у меня на диване и отрастить перья. (Бесстрастный биолог во мне удивленно хлопает глазами.)

Получается, место и время определяются погодными условиями, но что с распределением обязанностей между родителями? С точки зрения эволюции родителям выгоднее уделять детенышам как можно меньше внимания, поскольку уход требует ресурсов — времени и энергии, — которые можно было потратить на то, чтобы как можно дольше оставаться в живых и производить на свет все новых отпрысков. Забота о потомстве зачастую ложится на мать прежде всего потому, что у отца есть возможность скрыться первым, до того, как откладывается яйцо или рождается детеныш. Однако обитающие в суровом антарктическом климате императорские пингвины полностью зависят от заботы обоих родителей. Если отец исчезнет, детеныш погибнет. Словом, у отца просто-напросто нет выбора, и он вынужден заступить на вахту первым.

Отложив яйцо, мать выбивается из сил. Она потратила всю свою энергию на то, чтобы произвести на свет огромное яйцо, и если бы ей пришлось его высиживать все последующие месяцы, она вряд ли бы выжила. Тут на помощь приходит отец, готовый взять яйцо на попечение, пока самка будет искать пропитание. Она не вернется раньше времени, и отцу придется заботиться о яйце до тех пор, пока силы совсем не оставят его.

Для самца это тяжелая пора. Что, если самка не вернется? Океан полон голодных хищников и других опасностей. Если он оставит детеныша до появления матери, птенец погибнет, но если самец будет ждать слишком долго и она не придет, он погибнет сам. Он обогревал яйцо на протяжении всей долгой темной зимы, и теперь на свет появился пушистый пингвиненок, который пищит и требует пищи. Перед самцом непростой выбор: пингвины живут долго, и он не может жертвовать всем будущим потомством ради одного-единственного отпрыска. В какой-то момент ему придется сдаться, оставить птенца и начать все заново в следующем сезоне. Южнополярные поморники уже тут как тут: эти крупные птицы-падальщики то и дело кружат вокруг колоний в поисках погибших или брошенных пингвинят.

К счастью, большинство самок возвращается. Самец узнает клич своей жены и кричит в ответ, чтобы она могла отыскать его в толпе. Воссоединение родителей означает, что они еще на шаг ближе к успешному взращиванию нового члена семьи.

Антарктида — место недружелюбное, но даже в здешнем суровом климате императорские пингвины способны выжить. Им удалось выстроить свой жизненный цикл в соответствии с природой, так почему бы не продолжать в том же духе? Людям не раз приходила в голову мысль о том, что пингвинов можно поселить и в менее суровых условиях. Так, в 1936 году Национальное общество охраны природы^[7] (ныне Норвежское общество охраны природы / Друзья Земли — Норвегия^[8]) доставило морем девять королевских пингвинов на Лофотенские острова в Северной Норвегии, вероятно, в надежде получить прибыльный туристический аттракцион. А может, им просто было любопытно, чем все закончится. Но хотя пингвинов поселили на островах, где полно рыбы и не водятся хищники, все они погибли спустя несколько лет. Мы точно не знаем, почему пингвинам не удалось закрепиться на этом заполярном архипелаге, скорее всего, пингвины созданы именно для той среды, в которой они обитают естественным образом.

Если родители планируют обзавестись потомством несколько раз, нужно беречь собственные ресурсы, однако если в течение жизни у животных бывает лишь один помет, имеет смысл вложить все силы в него.

В качестве примера приведем гигантского осьминога. Он обитает в Тихом океане, от берегов Калифорнии до Японии. На первом году жизни самка растет невероятно быстрыми темпами, увеличиваясь в размерах от шести миллиметров до четырех-пяти метров в длину, включая щупальца. В возрасте двух лет самка готова к спариванию. После спаривания она отправляется на поиски подходящей подводной норы, где она сможет спрятаться и отложить яйца. Найдя удобную нору, она притаскивает кучу камней и с помощью своих длинных щупалец заваливает камнями вход. Последние камни она укладывает изнутри, закрываясь таким образом в норе. Крабы, морские звезды и прочие голодные хищники к ней не смогут пролезть, но и самка не сможет выбраться. В норе она откладывает порядка сотни тысяч яиц. Последующие месяцы она посвятит все свое внимание именно им. Она поглаживает их щупальцами, защищает от обрастания водорослями, пускает на них струйки прохладной, насыщенной кислородом воды. Она следит, чтобы на кладку яиц не падали камни и чтобы ни один, даже самый мелкий, хищник не добрался до них. Она никогда их не оставляет, даже ради того, чтобы поесть самой. Она голодает пять — семь месяцев, пока из яиц не вылупится потомство. Тогда она убирает камни и выпускает в открытое море тысячи крошечных осьминогов с миниатюрными щупальцами.

Этой самке всего три года, но она чувствует себя очень усталой. Эти долгие полгода у нее не было возможности охотиться, поэтому, строго говоря, она ела сама себя, то есть тратила накопленные ранее запасы энергии, потеряв в итоге больше половины своего нормального веса, почти как папа-пингвин. Но в отличие от пингвина, у самки осьминога нет шансов вернуться в прежнюю форму. Ее кожа стала вялой, серой и тонкой. Еще какое-то время она существует в таком состоянии, ничем не питаясь, ничего не делая, подобно привидению. Ей больше незачем жить, и вскоре она умирает.

Она вложила все свои силы в заботу о яйцах, и благодаря ее усилиям у многих отпрысков есть шансы выжить. Хотя за всю жизнь она откладывает лишь одну кладку яиц, ее игра стоит свеч. Самка осьминога ставит все на одну карту, в отличие от королевских пингвинов и людей.

Почему же она не умирает сразу, лишь только выпустив на волю детенышей? С точки зрения эволюции если ты не можешь принести пользу следующему поколению, в дальнейшей жизни смысла нет. Самка осьминога не знает, когда умрет, она даже об этом не задумывается. И ей неизвестно, когда точно вылупятся детеныши, это зависит от условий среды. Однако ей необходимо продержаться как можно дольше. Если она просчитается, то до яиц доберется какой-нибудь хищник и все усилия окажутся напрасными. Именно поэтому гены самки обеспечивают ее жизнедеятельность дольше необходимого минимума, с запасом.

Людям и животным с высокой продолжительностью жизни выгодно оставаться в живых даже после того, как дети покидают отчий дом, ведь им предстоит стать бабушками и дедушками. Если мы помогаем растить внуков, то у них повышаются шансы на выживание, и таким образом длительный период старости тоже обеспечивает передачу генетического материала на многие поколения вперед. Но пока не до конца ясно, только ли это влияет на долголетие или задействованы какие-то ещё факторы. Этот вопрос требует изучения.

В Большой норвежской энциклопедии^[9] значится, что млекопитающими называются животные, которые выкармливают своих детенышей молоком. Неужели? Недавно ученые поставили под сомнение это определение, обнаружив новый вид паука.

Речь о пауке под названием Toxeus magnus, который обитает в Юго-Восточной Азии. Это один из видов пауков-скакунчиков, к которому относится и знакомый нам паук-павлин, однако Toxeus magnus внешне похож не на птицу, а скорее на муравья, хотя и ведет себя как молочная корова. В 2018 году в журнале Science вышла статья, посвященная наблюдению ученых за этими необычными пауками. Некоторые пауки обречены на самостоятельную жизнь с момента появления на свет, тогда как паучихи Toxeus magnus долго заботятся о своих отпрысках. Исследователи заметили, как из тела самки выделяются капли белой жидкости, и задались вопросом, не может ли эта жидкость служить пропитанием для детенышей.

Ученые провели эксперимент, в ходе которого убедились, что действительно, для детенышей этого вида паука единственным источником пропитания служила эта белая жидкость, богатая сахаром, жирами и белками, в точности как коровье молоко. Паучата могли обходиться без молока лишь начиная с двадцатого дня жизни, но лучше всего было для них оставаться «на грудном вскармливании» целых сорок дней. Кроме того, у исследователей создалось впечатление, что паучихи «методично» очищали своих отпрысков от паразитов, а это еще одно проявление родительской заботы. Как правило, многие пауки ухаживают за коконами с яйцами, а за вылупившимися паучатами — не все: детеныши вылупляются из яиц и живут самостоятельно, поэтому пауки обычно откладывают очень много яиц сразу, чтобы хоть какие-то из них выжили. Большинство насекомых и рыб используют эту же стратегию. Возможно, весной вам доводилось наблюдать за головастиками в озере: их слишком много для того, чтобы родители-лягушки могли приглядеть за каждым из них. Одна лягушка способна в течение жизни отложить тысячи яиц, большая часть из которых погибает, но если из всего помета выживут хотя бы двое лягушат (по одному на каждого родителя), то популяция сохранится стабильной. Семейственные пауки Toxeus magnus отличаются от остальных пауков, но существуют и другие виды пауков, которые вкладывают много сил в уход за потомством. Обитающий в Средиземноморье пустынный паук-эрезид Stegodyphus lineatus использует ту же родительскую стратегию, что и гигантский осьминог: самка делает одну небольшую кладку яиц и умирает, после чего ее тело постепенно разлагается; когда паучата появляются на свет, они поедают останки матери, которые становятся для них практически переваренной заранее трапезой.

Одним из преимуществ грудного вскармливания является то, что снабжение потомства питанием становится более предсказуемым. Разумеется, матери требуется пища, чтобы она могла производить молоко, но если в день рождения детеныша матери не удалось поесть, новорожденный в любом случае сразу получает необходимую порцию питательных веществ, поскольку выработка молока происходит более или менее постоянно. К тому же это позволяет детенышу привыкнуть к внешней среде прежде, чем ему придется самостоятельно добывать пропитание. Грудное вскармливание особенно важно для животных, чьи источники питания нестабильны или чья техника охоты требует опыта. Оба этих фактора имеют значение для таких пауков-скакунчиков, как Toxeus magnus. Вместо того чтобы плести паутину, они активно охотятся, а значит, зависят от того, удалось ли им кого-то поймать. У видов, использующих более стабильные источники питания, которые не требуют специального обучения или опыта, мать рассчитывает на то, что ее отпрыски справятся самостоятельно, и может посвятить себя подготовке к следующей кладке яиц.

В природе существует множество других видов пауков, насекомых, птиц и рыб, зависящих от нестабильных источников пропитания и сложных техник охоты. Почему же не все выкармливают свое потомство молоком? Вполне вероятно, что вскармливание молокообразной жидкостью распространено среди гораздо большего количества видов, чем нам известно. Не приходится сомневаться, что животные готовы прикладывать усилия, чтобы их отпрыски выжили и повзрослели, а значит, смогли передать генетический материал следующим поколениям. Я уверена, что нам еще предстоит обнаружить многочисленные новые виды, которые являются самоотверженными и творческими родителями.

Казалось бы, со всеми основополагающими функциями животных мы разобрались — выживание, поиск партнера, размножение и взращивание потомства. Тем не менее у животных есть и другие задачи, ведь все они существуют в сообществе себе подобных. В этой части книги мы поговорим об отношениях животных с теми, кто не входит в круг их ближайших родственников, то есть с теми, кто готов с ними сотрудничать, кто намерен использовать их в своих целях и кто хочет их, в конце концов, съесть.

Помогать своим детям логично, ведь они носители копий наших собственных генов. Однако в природе мы находим примеры животных, мыслящих куда шире: они готовы помогать не только своим собственным детям. К примеру, рабочие муравьи-листорезы сами никогда не становятся родителями, но они обеспечивают всех остальных членов колонии. Может показаться, что бескорыстное, альтруистичное поведение идет вразрез с эволюционными принципами, однако у животных, как правило, есть все основания жертвовать собственными ресурсами на благо окружающих.

В африканской саванне обитает маленькая птичка яркой окраски — белолобая щурка. Норвежское название вида пишется в одно слово — hvitpannebieter — и переводится как «белолобый пожиратель пчел». В норвежском языке сложные названия птиц зачастую пишутся слитно, так что при чтении просто язык сломаешь: filippinerflaggermuspapegeye (филиппинский висячий попугайчик), pupurnakkeedderkoppjeger (сине-затылочная нектарница-пауколовка) и — мой фаворит — juanfernandezmeisetyrann (островной синицевый тиранчик).

Белолобая щурка отличается не только белым лбом; ее яркий наряд состоит из желтых, красных, зеленых, синих и черных перьев, а острый клюв отлично приспособлен к ловле насекомых, особенно пчел. Эта изящная птичка меньше человеческой ладони в длину.

Белолобые щурки живут большими колониями и селятся в многочисленных норах на песчаных и скалистых берегах рек. После спаривания с самцом самка откладывает яйца в норе, однако высиживают яйца, а затем кормят птенцов не только родители, им помогают другие, бездетные особи, чья задача — участвовать во взращивании чужих птенцов. Примерно у половины пар есть как минимум один «закрепленный» за их семьей помощник, а у многих их даже несколько. Если у пары есть один помощник, то из всего выводка (а изначально это пять-шесть яиц) выживает один-два птенца. Второй помощник даст шанс выжить еще одному птенцу. Когда пищу для птенцов добывают не только родители, но и помощники, то число выживших отпрысков удваивается. Почему же помощники вкладывают свое время и энергию в чужое потомство?

Чтобы найти ответ на этот вопрос, американские биологи Стивен Эмлен и Питер Редж провели масштабное исследование. Они пометили целую колонию белолобых щурок цветными кольцами на лапках, что позволило им отличать каждую отдельно взятую особь, и стали наблюдать: кто с кем спаривается, кто кому помогает, где чьи птенцы и так далее.

Ученые заметили, что почти все помощники приходятся близкой родней паре, в жизни которой они участвуют, то есть они помогают растить своих родных и двоюродных братьев и сестер, а также племянников. В случае выбора 94 % помощников отдавали предпочтение своим ближайшим родственникам.

У кровных родственников набор генов во многом похож. Если у вас родится ребенок, он унаследует примерно половину генов от вас, а другую половину — от второго родителя. Например, если у вас голубые глаза, а у вашего партнера карие, то вероятность того, что ребенок унаследует ваш цвет глаз, может варьировать от нуля до 50 %, в зависимости от генов партнера. Если у вас родится еще один ребенок, он получит новую комбинацию ваших генов и генов второго родителя, и в половине случаев второй ребенок унаследует ту же вариацию каждого гена, что и его брат или сестра. На деле это означает, что у меня примерно половина генов совпадает с моим братом. Также четверть моих генов совпадает с моей племянницей, дочерью моего брата. В эволюционной биологии это называется коэффициентом родства. Мой коэффициент родства с самой собой составляет 1, с моим братом — 0,5, с его дочерью — 0,25. Если у меня родится ребенок, мой коэффициент родства с ним также составит 0,5, как и с моим братом.

Таким образом, с эволюционной точки зрения брат или сестра имеют ту же «ценность», что и наши собственные отпрыски, тогда как «ценность» племянников вдвое меньше. Если у меня есть ген, отвечающий за помощь моим племянникам, существует 25 % вероятности того, что этот ген будет унаследован следующим поколением, поскольку мои племянники передадут дальше по наследству мои гены с той же вероятностью в 25 %. В этом смысле «выгодно» оказывать помощь своим родственникам, поскольку при взращивании племянников происходит такая же передача генного материала, как и при рождении собственных детей, просто не столь эффективная. Не стоит забывать, что все живые существа приходятся друг другу родней, стоит нам лишь заглянуть достаточно глубоко в историю. Так почему же мы задумываемся над тем, участвовать ли в жизни наших дальних родственников или нет?

Попробуем решить простую арифметическую задачу. Мы уже знаем, что тот или иной признак начинает распространяться, только если его преимущества перевешивают недостатки. Когда речь заходит о помощи семье, мы вводим в наше уравнение новый элемент, а именно коэффициент родства. Помощь стоит затраченных усилий только в том случае, когда коэффициент родства, помноженный на преимущество, оказывается больше недостатка.

Посвятив долгие часы и годы наблюдению за яркой жизнью белолобых щурок (без сомнения, не обошлось без многочисленных помощников), Эмлен и Редж смогли проверить, действительно ли щурки руководствуются этой же формулой. Оказалось, что шансы птенца на выживание повышались на 44 %, если в его кормлении принимала участие его родная тетя. Если умножить это на коэффициент родства между тетей и племянником (0,25), выгода от кормления птенца для самой тети составляет 0,11; это означает, что кормление племянника повышает ее шансы на передачу генного материала на 0,11 по сравнению с ситуацией, когда она не участвует в его взращивании. Недостаток роли помощника состоит в том, что тетя теряет возможность обзавестись собственным потомством, что, в свою очередь, составило бы преимущество 0,5. То есть если бы она имела возможность произвести на свет собственных птенцов, это бы оказалось для нее куда выгоднее. Но поскольку щурки-няньки почти всегда одиноки и у них нет партнера, с которым они могли бы вывести птенцов, гораздо полезнее помогать родственникам, чем вообще ничего не делать. И всегда остается надежда, что на следующий год одинокая тетя найдет себе пару.

На самом деле друг друга поддерживают не только африканские птицы. Эми Лидэйл, британский биолог из Университета Шеффилда, занимается исследованием аналогичного поведения у длиннохвостой синицы, одного из моих любимых видов птиц, который также обитает в Норвегии. Это очень симпатичная птичка, похожая на маленький пушистый шарик с черными глазками-бусинками. Своей формой она напоминает длинную ложку, или половник, поэтому в народе эту синичку называют ополовником. Длиннохвостая синица поддерживает своих родных так же, как и белолобая щурка, и исследование Лидэйл доказывает, что птицы этого вида помогают только в том случае, когда помноженное на коэффициент родства преимущество оказывается больше недостатка. Помогающих родственникам животных можно найти и в море: киты-косатки в северных районах Тихого океана делятся добытой рыбой с другими особями в стае, но лишь в том случае, когда даритель и получатель связаны кровными узами.

У муравьев-листорезов, которые проживают огромными колониями и выращивают грибы под землей, родственные отношения строятся очень непросто. Возможно, вам запомнилось из вводной части нашей книги, что все рабочие муравьи-листорезы приходятся друг другу сестрами и ни у одной из них нет собственного потомства. Поначалу кажется странным, что они добровольно приносят себя в жертву, однако стоит взглянуть на это через призму родства и генов, как все оказывается оправданным. Сестры-муравьи находятся в максимально близком родстве.

Как уже было сказано, коэффициент родства между родителями и детьми составляет 0,5. Член семьи, разделяющий с вами коэффициент выше чем 0,5, может с точки зрения эволюции оказаться еще более ценным, чем ваш собственный ребенок. У самцов просто-напросто нет отцов. Королева получает все необходимые ей сперматозоиды до основания колонии и впоследствии производит на свет потомство двумя способами: оплодотворенные собранными ранее сперматозоидами яйцеклетки превращаются в самок, тогда как неоплодотворенные (то есть развивающиеся без сперматозоидов, а значит, без участия отца) превращаются в самцов.

Таким образом, самки муравьев имеют очень схожее генетическое строение. Когда самка рождается, она получает два набора генетической информации (по одному от матери и отца), то есть по два варианта каждого из своих генов. Материнские гены представляют собой случайную комбинацию двух наборов генов самой матери, но отцовские гены полностью идентичны всему набору генетической информации, которым располагал отец. У него, в свою очередь, не было отца, а значит, у него может быть лишь один вариант каждого гена. Когда у самки муравья появляется сестра, унаследованные от отца гены совпадают у них на 100 %, в то время как существует лишь 50 % вероятности того, что материнские гены у них совпадут. Получается, что в общей сложности у сестер в среднем совпадает 75 % генетического материала, а коэффициент родства составляет 0,75.

Таким образом, для самки муравья заботиться о сестре (0,75) выгоднее, чем о собственном отпрыске (0,5), ведь, помогая сестре, она сможет передать дальше больше собственных генов. В данном случае гораздо лучше быть суперсестрой, чем матерью.

Такое необычное устройство семьи означает, что все муравьи в муравейнике безоговорочно заботятся друг о друге, и любая из самок добровольно отказывается от собственного потомства в пользу ухода за сестрами. В случае муравьев-листорезов это касается и рабочих, и солдат, они все — стерильные самки. Только в момент роения (когда муравейник достаточно разросся и стоит теплая погода) королева откладывает яйца, которым предстоит превратиться в продуктивных самцов и самок, покинуть колонию, спариться и основать новые колонии. Вплоть до этого момента муравейник представляет собой огромную колонию стерильных самок, каждая из которых усердно трудится на благо семьи, выполняя отведенную именно ей роль. Сестры-листорезы добывают листья, возделывают грибницу, избавляются от паразитов, кормят личинок; словом, делают все возможное для процветания муравейника. Помните: когда вы жуете бутерброд на привале в лесу, ползущий по вашей ноге муравьишка — это не кто иной, как одна из бездетных суперсестер.

Подобное сверхсоциальное устройство, со стерильными кастами и жестким распределением ролей, встречается не только у муравьев. Жизнь пчел и ос подчиняется этим же сложным генетическим законам. Однако справедливости ради нужно отметить, что существуют сверхсоциальные виды, у которых отсутствует данная система, поскольку коэффициент родства между всеми братьями и сестрами составляет 0,5, как и у людей. Это касается некоторых видов раков-щелкунов, южноафриканских голых землекопов и всех термитов. Голые землекопы (небольшие роющие грызуны) живут колониями, которые примерно на 80 % состоят из стерильных рабочих. Королева проявляет крайнюю агрессивность по отношению к самкам, пытающимся спариться с самцами. Удивительно, что этот вид землекоповых умеет пятиться и бежать вперед одинаково быстро, и некоторые биологи предполагают, что эта способность, возможно, связана с необходимостью стремительного побега от карающей королевы в условиях узких подземных ходов.

Кровными узами можно объяснить многие проявления заботы в природе, но существуют и исключения. Животные спешат на выручку друг другу, даже если степень родства между ними крайне низкая либо вовсе отсутствует, или же они с одинаковым рвением помогают как своим, так и чужим. В этих случаях родственные отношения никак не могут служить объяснением. Однако существуют и другие причины «любви к ближнему».

В одной из пещер Бразилии царит кромешная тьма. Туда не пробивается солнечный свет, там не бывает людей с электрическими фонарями. И все же это темное сырое место — чей-то родной дом. Здесь обитают тысячи летучих мышей — обыкновенных вампиров, которые также известны как большие кровососы, или десмоды. Они целыми днями висят под сводами пещеры и спят, к вечеру приходят в движение, расправляют крылья и отправляют гонцов к выходу из пещеры, чтобы оценить обстановку во внешнем мире: достаточно ли темно? Когда на землю опускается ночь, лазутчики дают сигнал остальным, и вся колония вылетает на охоту. Вампиры жаждут крови.

Их цель — крупное животное, например корова на близлежащей ферме. Десмоды отыскивают на теле коровы наименее волосистый участок и делают зубами небольшой надкус. Из раны свободно льется кровь, чему способствует дракулин, белок, содержащийся в слюне летучих мышей. Дракулин препятствует свертыванию крови, и исследователи пытаются применять его свойства в разработке кроверазжижающих медицинских препаратов. Кровососы напиваются до отвала и возвращаются в пещеру.

С приближением рассвета оказывается, что добыть еду удалось не всем. Найти крупное животное вроде коровы, осла или тапира, да еще прокусить шкуру, не разбудив жертву, не так-то просто. Десмоды способны прожить без еды двое суток, потом они погибают от голода, поэтому неудачная охота — действительно большая проблема. Тут на помощь приходят сытые и щедрые вампиры: они срыгивают часть выпитой крови в рот голодным собратьям. Даритель теряет часть добычи, зато получатель может протянуть еще одни сутки.

Матери, как правило, делятся выпитой кровью со своими детенышами, однако нередко обмен происходит и между особями, не связанными кровными узами. Американские исследователи из Организации по защите летучих мышей^[10] в Мичигане в течение нескольких лет наблюдали за десмодами в неволе и пришли к выводу, что дележ пищи происходит более или менее произвольно относительно родства. Почему же летучие мыши делятся добытой кровью с теми, кто не приходится им родней?

Ученые заметили, что десмоды склонны жертвовать пищу тем, кто ранее выручал их самих, независимо от того, родственник он или нет. Чем дольше две особи приходили на выручку друг другу, тем с большей вероятностью каждая из них в следующий раз могла рассчитывать на подмогу со стороны «приятеля». Охотнее всего друг с другом делились особи, прожившие бок о бок много лет, когда каждая летучая мышь прекрасно знала, чего ожидать от того или иного сородича.

Выстраивание основанных на взаимопомощи отношений требует времени. Лучше всего это получается в стабильном обществе с постоянным составом, как у больших кровососов. Если в стае происходит «текучка», то рассчитывать, что в день неудачной охоты кто-то придет на выручку, весьма сложно, а в таком случае нет особого смысла самому помогать другим.

Чем сложнее процесс передачи добычи нуждающемуся собрату, тем больше выгоды для дающего должно быть в том, чтобы поделиться. Если сложности велики, особи будут скорее делиться с родственниками, поскольку в этом случае они получают сразу два преимущества: ответную помощь в будущем и возможность передать часть своих генов следующим поколениям. В 2017 году мичиганские исследователи подвергли подопытных десмодов новому эксперименту. Сытые летучие мыши должны были делиться едой с особью, запертой в освещенной фонарем клетке. Поскольку летучие мыши предпочитают темноту, они менее охотно делились едой с голодным собратом, поскольку для этого им приходилось вылетать на свет. Узник по-прежнему получал пищу от сочувствующих, но в меньшем объеме, чем раньше, и теперь большая часть пожертвований поступала именно от родственников. Результаты наблюдений подтвердили гипотезу исследователей: наличие существенных сложностей делает животных более разборчивыми и вынуждает их делиться в первую очередь с родственниками.

Большие кровососы образуют сложное сообщество, где забота об окружающих входит в сферу интересов каждого. Не стоит пытаться схитрить, только принимая помощь, ничего не предлагая в ответ, поскольку другие быстро сообразят что к чему, и в следующий раз никто не придет тебе на помощь. Чем больше вкладываешь в отношения со своими друзьями, тем с большей вероятностью можешь рассчитывать на выручку друзей в нужный момент. Если взглянуть на бескорыстие и щедрость сквозь эту призму, они тут же предстают как чистый эгоизм. Даже белолобые щурки в некотором смысле эгоисты, ведь они помогают исключительно родственникам, потому что последние являются носителями части их генов.

Если задуматься о нашем собственном поведении в этом ключе, становится немного не по себе. Неужели только потенциальная выгода может оправдать наше желание поддержать ближнего? Неужто мы настолько корыстны? До определенной степени это, пожалуй, правда, ведь мало у кого задерживаются в друзьях люди, готовые только принимать, но не отдавать. Исключение составляют наши дети, ради которых мы готовы пожертвовать всем, и иногда родственники. Но на самом деле все не так однозначно. У людей все устроено гораздо сложнее, поскольку на нашу жизнь влияет множество социальных и культурных факторов. Многие готовы помогать, не прося ничего в ответ, — ни от родственников, ни от остальных. Поэтому было бы неправильным попытаться объяснить все чувства человека одними лишь законами эволюции. Правда все это или нет, отрадно знать, что взаимопомощь делает жизнь лучше, — как общества в целом, так и нашу собственную.

Природа — это огромная сеть. Каждое животное, словно крошечный узелок, вплетено в сложную ткань, которая состоит из множества взаимосвязанных особей самых разных видов и охватывает весь земной шар. Один вид поедает другой, тот, в свою очередь, поедает кого-то еще; разные виды конкурируют за одни и те же ресурсы. Со временем животные приспосабливаются к своим ближайшим соседям, но история на этом не заканчивается, и настает черед соседей отреагировать на их поведение и приспособиться к нему. Все идет по кругу: связанные в единую сеть виды то и дело приспосабливаются друг к другу, все время стараясь оказаться на шаг впереди соперников. Представим себе львов и зебр. С каждым поколением зебры становятся все быстрее, поскольку самых медленных зебр съедают львы, но каждое новое поколение львов также наращивает скорость, ведь самые медленные не могут добыть пищу и погибают от голода. Со временем оба вида учатся бегать гораздо быстрее, чем их предки, но их скорость относительно друг друга остается прежней. Налицо эволюционная гонка вооружений.

Летучие мыши и насекомые участвуют в подобной гонке вооружений уже более пятидесяти миллионов лет. Летучие мыши пытаются съесть насекомых, а насекомые пытаются от них спастись. Голодной летучей мыши нужно определить, где обитает насекомое, но большинство летучих мышей охотятся ночью, когда зрение бесполезно. Поэтому, в отличие от других животных, питающихся насекомыми, летучие мыши делают ставку не на зрение, а на эхолокацию. Они издают похожие на щелчки высокочастотные звуки, неслышные человеческому уху. Звуковые волны отражаются от окружающих предметов, позволяя летучим мышам оценивать расстояние до них: чем дольше задерживается эхо, тем дальше расположен объект. Это дает летучим мышам возможность маневрировать и охотиться в кромешной тьме. Чтобы спастись от голодных хищников, насекомым нужно уворачиваться не от зорких глаз, а от эхолокаторов.

Ночные бабочки быстро отреагировали на эту опасность, развив органы слуха, способные улавливать сигналы летучих мышей. Большинство ночных бабочек слышат благодаря специальной мембране, напоминающей нашу барабанную перепонку. Эта мембрана натянута поверх специальных углублений, расположенных в разных местах у разных видов. Уловив звуки летучей мыши, мембрана начинает вибрировать и посылает в мозг сигнал о том, что приближается крылатый хищник, и бабочка быстро улетает прочь. Появление такого органа слуха сделало ночных бабочек практически неуловимыми, а летучим мышам не оставалось ничего иного, как развить свою способность быстро и ловко летать, так что увернуться от них теперь могли только самые внимательные и стремительные бабочки.

В Аризоне обитает вид ночных бабочек, которому удалось сделать еще один успешный ход в этой гонке вооружений. Бабочка-медведица Bertholdia trigona, как и другие ночные бабочки, способна улавливать издаваемые летучими мышами звуковые волны. Однако еще она умеет издавать свои собственные ультразвуковые щелчки за счет вибрации мембраны, расположенной на брюхе. Приближаясь к объекту, летучая мышь издает сверхбыстрые щелчки, что позволяет бабочке-медведице легко заметить ее. Чем быстрее очередь щелчков, тем больше отражений эха и тем более подробное представление об объекте получает летучая мышь. Бабочка регистрирует эти быстрые сигналы, понимает, что она находится в опасности, и направляет в ответ собственные ультразвуковые щелчки с частотой до четырех с половиной тысяч сигналов в секунду. Сигналы бабочки искажают звуковой ландшафт и запутывают летучую мышь, которая тут же теряет жертву из виду.

Американский биолог Аарон Конкоран давно изучает летучих мышей. Вместе с коллегами он провел поведенческий эксперимент, доказавший, что обычные ночные бабочки попадаются летучим мышам в четыре раза чаще, чем Bertholdia trigona, издающие ультразвуковые щелчки. Очевидно, в гонке вооружений бабочки-медведицы получили явное преимущество. Подопытные летучие мыши Конкорана не заставили ждать ответного удара: после нескольких неудачных заходов они изменили свои настройки эхолокации — количество щелчков и способ отражения звука. Но этой уловки оказалось недостаточно для того, чтобы обойти бабочек-медведиц, которые продолжали успешно глушить локационные сигналы хищников. На сегодняшний день летучие мыши по-прежнему отстают в этом противостоянии; если они хотят научиться ловить бабочек Bertholdia trigona, им придется придумать что-нибудь новенькое.

Некоторые ночные бабочки используют для самообороны менее интенсивные щелчки. Этот защитный механизм призван не дезориентировать летучих мышей, а сообщать им о том, что бабочка ядовитая или просто невкусная. По этой же причине некоторые из них (например, уже известные нам ярко-оранжевые бабочки монархи) имеют насыщенную окраску. На собственном или унаследованном опыте хищники узнают, что эти насекомые гадкие на вкус. Таким образом, за броскую окраску в природе отвечает не только отбор партнеров. К примеру, личинки бабочек покрыты красными и белыми полосками, но спариваются только взрослые бабочки, так что эффектная окраска личинок никак не связана с желанием привлечь партнера. Напротив, яркие полоски сигнализируют: осторожно, личинка ядовитая. Каким же образом появилась подобная предупреждающая окраска?

Ответом может послужить история ужасного листолаза. Несмотря на скромные размеры (всего несколько сантиметров), эта маленькая лягушка входит в число самых ядовитых животных на Земле. Лягушка яркой, зачастую насыщенно-желтой, окраски обитает в Колумбии. В ее кожных железах содержится большое количество опаснейшего яда, батрахотоксина. Попадая в организм человека, батрахотоксин вызывает паралич мышц (в том числе сердечной) и нарушает их связь с мозгом. В одном маленьком ужасном листолазе содержится достаточное количество яда, чтобы убить десять взрослых людей или десять тысяч мышей. Противоядия не существует.

Далекие предки ужасных листолазов изначально не были ядовитыми, но все изменилось примерно пять миллионов лет назад, когда они научились питаться определенными видами муравьев и прочих насекомых, в организме которых содержались опасные вещества. Однако вместо того, чтобы погибать от попадающих внутрь опасных веществ, лягушки начали выделять их через кожу в виде яда. В качестве дополнительного бонуса лягушки получили весьма полезный эффект: теперь они стали смертельно опасными для всех голодных змей, а это невероятное преимущество в борьбе за выживание. Но возникла одна сложность: змеи не отличали ядовитых лягушек от обыкновенных. Съев токсичную лягушку, змея тут же умирала, но ведь погибала и лягушка. Обеим сторонам было бы выгодно, если бы что-то сигнализировало о несъедобности добычи. Змеи, которых привлекали лягушки, похожие на ужасного листолаза, чаще погибали. Так у змей выработалось «скептическое отношение» к маленьким ярко-желтым лягушкам. У лягушек появилось значительное преимущество, и лучше выживали те, чья внешность была наиболее характерного окраса — яркая, так чтобы змеи могли легко их узнавать. Со временем змеи все лучше учились отличать ужасного листолаза от остальных лягушек, а листолазы, в свою очередь, развили еще более броскую окраску. И вот перед нами маленькая ядовитая лягушка насыщенного желтого цвета и змеи, умеющие обходить их стороной.

Поскольку сигнальная окраска может отвадить от ее носителя хищников, появляются и другие желающие воспользоваться этим удобным приспособлением. Если разные ядовитые виды внешне напоминают ужасного листолаза, змеям легче запомнить, что желтый цвет означает яд, а это хорошо для всех ядовитых лягушек. Но в их ряды затесались и притворщики: у многих ядовитых или просто опасных животных имеются вполне безобидные двойники.

Летом в Норвегии нас частенько беспокоят жужжащие вокруг насекомые, которые, кажется, вот-вот ужалят. Но зачастую это оказываются не осы, а мухи-журчалки. Благодаря желто-черной полосатой окраске безобидные журчалки ловко маскируются под жалящих ос. На самом деле можно легко заметить различие между ними: у осы четыре крыла, а у журчалки — два; к тому же журчалка умеет летать задом наперед и зависать в воздухе подобно вертолету. Но птицы и прочие хищники обычно идентифицируют опасность, ориентируясь на один простой признак, — им хорошо известно, что желто-черные полосы предвещают не самую приятную трапезу. У птиц нет времени внимательно разглядывать насекомое, чтобы понять, зависает она в воздухе или нет. Пока численность журчалок не превосходит значительно численность ос, для птиц гораздо надежнее избегать контакта со всеми желто-черными насекомыми. Если безобидных двойников станет больше, птица охотнее пойдет на риск, ведь вероятность того, что попадется вполне удобоваримая полосатая добыча, заметно увеличится. Впоследствии сигнальный цвет утратит свою ценность, и численность подражателей сократится вплоть до того уровня, когда хищникам вновь придется держаться подальше от видов с такой окраской.

Большинство копий подражают виду, который изначально похож на них самих. Безвредные лягушки похожи на ядовитых лягушек, безобидные бабочки похожи на токсичных бабочек, и даже у жалящих ос и журчалок есть сходство в строении тела, хотя они и принадлежат к разным отрядам насекомых.

В тропических лесах Амазонии обитает одна маленькая птичка. Она спешит вернуться в свое гнездо. Случись ей пролетать мимо, вы вряд ли бы обратили внимание на эту невзрачную, как будто бы немного грустную, птичку пепельного окраса — серую аулию. Недаром в норвежском и английском варианте она зовется серой, или пепельной, плакушей^[11]. Она летит сквозь теплый влажный воздух, держа в клюве добытое насекомое, и приземляется на край гнезда, расположенного высоко на ветвях. Она готова покормить птенцов, но кого же кормить? Никто не пищит от голода, не разевает жадные клювики. Однако в гнезде серой аулии вовсе не пусто. Все дело в том, что ее птенец усердно играет роль личинки бабочки.

Покрытый ярко-оранжевым ворсом с черными точками «сверток» медленно ворочается из стороны в сторону на дне гнезда, удивительно правдоподобно имитируя гусеницу, достойную отдельного внимания: эта двенадцатисантиметровая гусеница — она еще не получила названия, поскольку до сих пор не изучена, — действительно покрыта длинными оранжевыми волосками с черными точками; наполненные ядом волосковидные чешуйки делают гусеницу абсолютно несъедобной. Чтобы заставить хищников поверить, что он так же ядовит, птенец закрывает глаза и копирует телодвижения и повороты головы пушистой гусеницы, так что узнать в нем птенца практически невозможно.

Когда в гнездо возвращается мать с добычей, поначалу ничего не происходит, маскарад продолжается. Но стоит матери издать кодовый звук, как «гусеница» открывает глаза, и уже мгновение спустя перед нами обыкновенный жадный птенец с клювом. Мать кормит птенца, он наедается, а когда мать снова улетает, он перевоплощается обратно в «гусеницу». Это удивительное поведение было задокументировано лишь однажды благодаря колумбийским исследователям, которым удалось обнаружить в перуанской части Амазонии гнездо с двумя яйцами серой аулии. Одно из яиц так и осталось лежать, а из второго неделю спустя вылупился птенец. Ученые наблюдали за гнездом целый месяц, то есть все время, пока птенец-«гусеница» не вырос и не покинул родное гнездо. Исследователи обратили внимание, что птенцы серой аулии взрослеют гораздо медленнее, чем другие похожие тропические птицы; вероятно, именно поэтому в раннем возрасте им особенно важно иметь эффективный механизм защиты от хищников. В других регионах мира невозможно найти ядовитых гусениц и птенцов одного размера, и в той же Норвегии длинный оранжевый ворс вряд ли смог бы отпугнуть голодного хищника. Большинству птенцов приходится довольствоваться своей птичьей внешностью, поскольку вокруг нет подходящего примера для подражания.

Ночным бабочкам, ужасным листолазам и серым аулиям мимикрия помогает выжить. Млекопитающий паук Toxeus magnus спасается от хищников схожим образом: он маскируется под муравья, способного защищаться с помощью муравьиной кислоты. Однако некоторые притворщики преследуют гораздо более коварные цели.

У жуков-светляков (их еще называют огненными мухами и червяками Иванова дня, хотя на самом деле они не относятся ни к мухам, ни к червям) в задней части тела расположены органы свечения, лантерны. В этих органах происходит химическая реакция, в ходе которой энергия выделяется в виде света. Большинство светляков используют свои «фонарики» для привлечения партнеров, но существует один вид, который таким образом охотится.

В горах Грейт-Смоки-Маунтинс, в американском штате Теннесси, июньский вечер медленно сменяется ночью. Солнце скрывается за одним из лесистых холмов; в сумерках ярко-зеленая листва кажется темно-серой. С угасанием небосклона в зарослях появляется необычное свечение. Одна за одной происходят крошечные вспышки, и вскоре весь темный лес переливается мерцающими огоньками, наполняющими воздух и траву. Настало время ежегодного брачного танца американского светляка Photinus carolinus, которого я за неимением норвежского имени^[12] назвала синхронным светляком, по аналогии с английским synchronous firefly.

В синхронизированном свечении участвуют только самцы, которые следуют определенному ритму: от четырех до восьми ярких вспышек за полсекунды, затем пауза продолжительностью от шести до девяти секунд. Самец продолжает мигать в этом ритме до тех пор, пока не привлечет внимание самки. Светляки синхронизируют свои вспышки со вспышками других самцов, чтобы не мешать друг другу в ожидании отклика самок между интервалами вспышек. У самок нет крыльев, они сидят в траве (возможно, поэтому светляков иногда называют червяками Иванова дня, ведь внешне самка немного напоминает гусеницу или червя). Если самке нравится какая-то из вспышек, она направляет световой ответ — однократную вспышку ровно через три секунды после последней в интервале вспышек самца. Получив ответ, самец опускается в траву и спаривается с самкой.

На беду самцов, в этот вечер на лугу собрались не только светляки вида Photinus carolinus. Между желанными самками расположились и опасные самки другого вида, а именно Photuris, в норвежском и английском вариантах получившие говорящее название — «роковые женщины»^[13]. Они сидят в траве и ждут, пока самцы синхронных светляков отправят свой характерный световой сигнал, после чего «роковые» самки отправляют ложный однократный сигнал, ровно через три секунды после последней в интервале вспышек самца. Самец видит ответный сигнал и решает, что ему удалось привлечь внимание потенциальной партнерши. Но стоит ему опуститься на траву, как он попадает в лапы поджидающей его «роковой женщины», которая намного крупнее его самого. Она тут же атакует. Она собирается съесть его: во-первых, чтобы поужинать, а во-вторых, чтобы получить особое вещество — люцибуфагин. Этот защитный стероид отпугивает пауков и других хищников. Если паук кусает синхронного светляка, из раны выделяется белесая жидкость, гадкая для паука на вкус, и он тут же бросает жертву. Когда же самка Photuris поедает самца Photinus carolinus, она получает эти защитные свойства для себя, благодаря чему также может защищаться от пауков.

Синхронные светляки пользуются простым мнемоническим правилом: если до ее однократной вспышки прошло три секунды, значит, она мой сородич. Вероятно, ложные сигналы у светляков Photuris развились из «базового» свечения лантернов, которое активизируется во время посадки и взлета. Возможно, изначально именно этот обыденный «сигнал активности» случайно привлекал синхронных самцов, однако со временем стратегия «роковых» самок стала более целенаправленной. Самки Photuris умеют варьировать время вспышек, чтобы заманивать самцов разных видов светляков. В 1975 году биолог Джеймс Ллойд провел эксперимент с использованием небольшой лампы, имитирующей свечение самца светляка. Он пришел к выводу, что «возможности мозга светляков превосходят предполагаемые ранее».

Поскольку неукоснительное следование простому мнемоническому правилу неоднократно оборачивалось трагедией, самцы Photinus carolinus стали крайне подозрительными. Они предельно осторожно оценивают обстановку, прежде чем приблизиться к самке, хотя им не терпится найти партнершу. В ходе одного из наблюдений Ллойд зафиксировал случай, когда самке Photuris удалось поймать лишь двенадцатого по счету самца, тогда как первые одиннадцать не поддались на ее уловки.

Но даже когда самец попадает в лапы «роковой» самки, он может защитить себя. При нападении вытекающая из раны жидкость (отнюдь не безобидная) сворачивается так быстро, что забивает рот захватчицы клейкой массой. Если самцу удается вырваться до того, как самка избавится от «кляпа», он спасен, и многие самцы остаются в живых именно благодаря такому побегу. Успешность попыток коварных самок Photuris относительно низкая, так что им не так уж выгодно продолжать отправлять ложные сигналы, а значит, самцы Photinus carolinus могут рассчитывать на надежность старого доброго правила. Возможно, в будущем самки Photuris обзаведутся каким-нибудь способом противодействия липкому оружию самцов, что станет для самок новым преимуществом в непрекращающейся гонке вооружений этих двух видов.

Паразит — это организм, питающийся за счет другого живого организма. Когда в теле животного поселяется паразит, напряжение в гонке вооружений возрастает до предела, однако паразиты участвуют в этой гонке несколько иначе, чем остальные игроки. Как правило, паразиты максимально заинтересованы в том, чтобы их хозяин оставался в живых.

Паразитизм — чрезвычайно выигрышная стратегия, если учитывать, что большинство видов животных страдают по меньшей мере от одного вида паразитов. Паразиты, подобно другим живым организмам, проходят несколько стадий развития: многие из них зарождаются как яйца, из которых вылупляются личинки, а затем вырастают зрелые особи. В большинстве случаев паразиты существуют в теле жертвы или на его поверхности. Многие паразиты, к примеру, перемещаются из одного места в другое за счет хозяина, поэтому если из-за сильной инфекции хозяин окажется обездвиженным, транспортировка станет невозможной. Именно поэтому большинство паразитов воздействуют на хозяина довольно деликатно, по крайней мере на ранних стадиях своего развития. А поскольку радикальное воздействие отсутствует, организм хозяина не запускает в полной мере защитные механизмы: если животное лишь слегка приболело, борьба с паразитом (например, в форме отказа от определенной пищи, в которой обитает паразит) оказывается для животного невыгодной. Гораздо проще продолжать сожительствовать с тунеядцем. Тем не менее появление некоторых паразитов вызывает у хозяина гораздо более серьезные симптомы.

Мы уже говорили о том, что муравьям-листорезам приходится оберегать свою грибницу от гриба-паразита, посягающего на их еду. Но существуют и другие виды вредителей, которые представляют угрозу для самих муравьев. Среди наиболее известных муравьиных паразитов — гриб Orphiocordyceps (ранее просто Cordyceps — кордицепс), печально известный как зомбирующий гриб. У него дурная слава, которую он снискал из-за своей способности управлять поведением пораженных им муравьев. До сих пор не удалось даже приблизительно оценить численность видов Orphiocordyceps и численность поражаемых ими видов муравьев-древоточцев. Муравьи-древоточцы распространены и в Норвегии, однако здесь они избавлены от натиска кордицепсов, поскольку последние обитают только в тропиках.

Жизненный цикл кордицепса однобокого начинается с контакта муравья со спорами гриба-паразита в лесу. Споры закрепляются на теле муравья и прорастают внутрь его организма, пробивая панцирь специальными ферментами и крошечным заостренным гифом под названием аппрессорий. Затем клетки гриба начинают активно размножаться и вскоре образуют внутри тела муравья обширную клеточную сеть. Тысячи грибных клеток оплетают ноги и челюсти, а также мозг, что приводит к атрофии, то есть усыханию мышечных тканей. Спустя какое-то время грибная сеть подчиняет себе части тела муравья. На курсе биологии в университете нас учили, что гриб-паразит поражает в том числе мозг муравья, за счет чего контролирует его поведение, однако последние исследования доказывают, что грибные клетки не попадают внутрь мозга. Выделяемые грибом химические вещества оказывают косвенное влияние на мозг, однако создается впечатление, что грибные клетки образуют своего рода суперорганизм, способный управлять движениями мышц муравья. Муравьи превращаются скорее в марионеток, а не в зомби.

Когда «у руля» встает кордицепс, муравей оказывается беспомощным. По «приказу» паразита он покидает свою колонию и отправляется на поиски листа, температура и влажность которого оптимальны для размножения гриба. Такие листья обычно находятся на небольшом расстоянии от земли. Муравей впивается мертвой хваткой в жилку листа, и его челюстям уже не суждено разжаться. Муравей погибает, а паразит получает то, к чему стремился, — идеальное место для распространения спор.

Примерно спустя две недели гриб прорастает сквозь тело муравья, из головы которого вырастает плодовое тело в виде длинной палочки (как раз плодовым телом является та часть съедобных грибов, которую мы употребляем в пищу). Когда гриб полностью созревает, образовавшаяся коробочка лопается и выпускает наружу тысячи новых спор. Осыпаясь, споры имеют все шансы войти в контакт с новыми муравьями, и тогда жизненный цикл запускается заново.

Муравьи-древоточцы и кордицепсы однобокие сосуществуют во многих районах планеты уже миллионы лет. Этот род муравьев — настоящие домоседы: они живут внутри своих муравейников, за исключением небольшой группы рабочих, которые выходят за пределы дома, чтобы добыть пропитание для колонии. Получается, потенциальному инфицированию подвержена лишь небольшая доля населения муравейника, следовательно, процент заражения сохраняется на низком уровне. К тому же пораженный муравей покидает колонию, это тоже снижает вероятность заражения сородичей. В одном из выпусков программы «Планета Земля»^[14] телекомпании ВВС сэр Дэвид Аттенборо показывает, как группа рабочих муравьев выносит из муравейника своего собрата, инфицированного кордицепсом, чтобы избежать распространения заразы. Если бы все муравьи погибли по вине гриба, случилась бы настоящая катастрофа для их рода, однако и паразит остался бы ни с чем, ведь для него бы не нашлось новых хозяев. Совершенно ясно, что кордицепс не заинтересован в том, чтобы инфицировать всех муравьев одновременно. Таким образом, муравьи-древоточцы продолжают жить бок о бок с грибами-паразитами, не расходуя энергию на развитие «дорогостоящих» оборонительных механизмов.

Каждый вид рода Ophiocordyceps специализируется на определенном виде хозяев. Чем лучше кордицепсам удается манипулировать муравьем, тем с большей вероятностью они найдут подходящее место для размножения. Поскольку для этого требуется сложное взаимодействие грибных клеток, нет смысла «распыляться» на разные виды муравьев, потому что в этом случае муравьи бы с легкостью обзавелись механизмами противодействия инфекции. По этой причине большинство паразитов «специализируются» на конкретном виде хозяев и существуют в тесном симбиозе с ним.

Среди «специалистов» выделяется также простейшее Toxoplasma gondii, которое вызывает заболевание под названием токсоплазмоз. В отличие от кордицепсов, токсоплазм стоит опасаться не только животным, но и людям, в том числе в таких высокоразвитых странах, как Норвегия. Основные хозяева токсоплазм — кошки, и в принципе весь жизненный цикл этих паразитов может проистекать в теле кошек, однако зачастую в качестве промежуточных хозяев выступают мыши, овцы и даже люди. В таком случае токсоплазме необходимо вернуться к кошке, чтобы развиться дальше, чего она добивается весьма подлым способом. Если мышь проглотит токсоплазму, под действием паразита у мыши изменится механизм выработки гормона дофамина, который лежит в основе системы вознаграждения мозга. Мозг зараженной токсоплазмой мыши вырабатывает дофамин, когда мышь чует кошку, — ее словно опьяняет радость. Вместо того, чтобы бояться кошек, зараженные мыши намеренно их выискивают и, как следствие, оказываются съеденными. А это, в свою очередь, позволяет токсоплазме вернуться к своему основному хозяину.

Изменения в поведении у людей не так подробно задокументированы, поскольку многие зараженные, скорее всего, не осознают своего состояния; считается, что примерно каждый второй житель нашей планеты является бессимптомным носителем токсоплазмоза. Человеческий организм выработал эффективную иммунную защиту против этого заболевания, хотя, согласно одному исследованию, между токсоплазмозом и вероятностью попадания в автомобильную аварию существует связь, поскольку токсоплазмы замедляют скорость нашей реакции. Некоторые исследователи связывают токсоплазмоз с шизофренией и даже с любовью к кошкам! Нужно сказать, что подобные исследования фокусируются в первую очередь на корреляциях, то есть на соотношениях, в которых вовсе не обязательно присутствует причинно-следственная связь, поэтому к их выводам стоит относиться критически. Тем не менее если беременная женщина заболевает токсоплазмозом, существует риск заражения плода, у которого нет иммунитета к токсоплазме, и развития у ребенка тяжелых поражений мозга, поэтому беременным женщинам важно избегать контакта с кошачьими экскрементами. К счастью, люди выработали поведенческие шаблоны, благодаря которым риск заражения снижается; например, экскременты нам противны, и мы интуитивно избегаем прикосновения к ним, а значит, имеем меньше шансов взаимодействовать с содержащимися в них паразитами и бактериями.

Как правило, кошки не заболевают из-за токсоплазм. Подобно людям, они выработали эффективный иммунный ответ на них. Токсоплазмы вовсе не заинтересованы в том, чтобы погубить своего хозяина, они хотят лишь подпитаться от него. Большинство кошек умеют с этим хорошо справляться, однако у котят и взрослых кошек иногда может повышаться температура и пропадать аппетит, а если инфекция затронет и без того ослабленные органы, могут возникнуть серьезные проблемы; при попадании в легкие токсоплазмы вызывают их воспаление. И все же токсоплазмоз редко омрачает жизнь кошки, поэтому и не возникает потребности в выработке серьезного защитного механизма, а значит, гонка вооружений протекает без ожесточенной конкуренции.

Иногда я задаюсь вопросом: в чем цель жизненного цикла паразитов? Зачем проходить все стадии развития внутри кошачьего организма, неужели лишь затем, чтобы выйти наружу вместе с экскрементами и начать все сначала? Все это выглядит довольно бессмысленным. В такие моменты я напоминаю себе, что эволюцией не управляют никакие цели и смыслы. Эволюция просто происходит, сама по себе. Жизненный цикл паразита не более и не менее бессмысленный, чем жизненный цикл кошки. Паразиты размножаются и продолжают жить потому, что у них есть такая возможность, и потому, что химические, физические и биологические процессы привели к тому, что они умеют размножаться. А вовсе не потому, что у всего над всем этим стоит некий «высший» замысел.

Нужно понимать, что далеко не все паразиты поселяются внутри организма хозяина. Хорошо знакомая всем кукушка тоже относится к паразитам, хотя мы и не привыкли думать о ней в таком ключе. Несмотря на то что она вовсе не пытается съесть своего хозяина, она эксплуатирует его ресурсы, а значит, по праву может считаться паразитом.

В юности, услышав в лесу «ку-ку-у-у», я всякий раз думала, что это кукушка. Теперь же я знаю, что в большинстве случаев это вяхирь. У кукушки есть сходства с другими видами птиц как во внешности, так и в издаваемых звуках. По звучанию она напоминает и вяхиря, и сову, а с первого взгляда ее можно спутать с ястребом-перепелятником, ведь у обоих серое тело и светлая грудка с горизонтальными полосками. Сходство с ястребом для кукушки является функционально важным. Когда какая-нибудь мелкая птичка (например, трясогузка) видит приближающуюся кукушку, она думает, что это вылетел на охоту ястреб, и спешит в укрытие. Кукушка же с легкостью отыскивает гнездо пташки, и пока мамы-трясогузки нет дома, садится на край гнезда, заменяет одно из яиц трясогузки своим собственным, проглатывает украденное яйцо целиком и улетает. Своего будущего птенца кукушка оставляет на попечение трясогузке.

Случается, что по возвращении трясогузка обнаруживает подмену и выбрасывает из гнезда яйцо кукушки. Однако так происходит далеко не всегда, как правило, подкидыш становится полноправным членом семьи. Матери-кукушке удается спланировать всю операцию таким образом, что кукушонок почти всегда вылупляется первым, и поскольку остальные птенцы ему не родня, он вовсе не заинтересован в том, чтобы делиться с ними едой. Так, через всего несколько часов после вылупления юный захватчик выкидывает оставшиеся яйца из гнезда.

Столь жестоко со своими сводными братьями и сестрами поступают не только кукушата. Большой медоуказчик — африканская птица, также практикующая гнездовой паразитизм, — появляется на свет с острым крючковатым клювом. Этим клювом он убивает (перекусывает и разбрасывает во все стороны) птенцов хозяина гнезда, стоит лишь им вылупиться из яиц.

После жестокой расправы птенец кукушки (или медоуказчика) остается в гнезде один, и приемная мать тратит все силы на то, чтобы прокормить юного паразита, который растет не по дням, а по часам и требует в разы больше еды, чем потребовали бы ее родные птенцы. Сценка, когда маленькая трясогузка, сидящая на краю гнезда, пытается накормить огромного «детину», со стороны выглядит довольно комично.

Но не все охотно принимают подкидышей. Многие придирчиво проверяют яйца и просто выкидывают все подозрительные. Сорокопут-жулан, небольшая коричневая плотоядная птица, отказывается от абсолютно всех яиц, которые внешне отличаются от ее собственных, тогда как трясогузка отказывается примерно от одной пятой части подброшенных яиц. Исследования доказывают, что птицы, совершенно не подверженные паразитизму со стороны кукушек (например, те, кто кормит своих птенцов непригодной для кукушек пищей), в целом принимают что угодно, внешне напоминающее яйцо.

Существуют два правдоподобных объяснения того, почему некоторым птицам плохо удается вовремя распознавать подмену, хотя тунеядцы то и дело норовят их использовать. Либо «жульничающий» вид относительно недавно появился в их непосредственном окружении и они не успели приспособиться к этому изменению, либо вероятность появления в их гнезде подкидыша настолько мала, что нет смысла приспосабливаться. Но, например, трясогузки настолько давно сосуществуют бок о бок с кукушками, что первый вариант объяснения представляется сомнительным.

При «отбраковке» яиц в гнезде трясогузка сильно рискует, ведь кукушке все лучше удается маскировать свои яйца под яйца трясогузки: они похожи и формой, и цветом, и узором. Будь она слишком придирчивой, потери неизбежны. Если нет уверенности, какое из яиц чужое, надежнее принять все за свои, хотя это и означает, что в какой-то момент придется растить кукушонка.

Некоторые птицы принимают в семью подкидыша, опасаясь расправы. Среди пернатых существуют настоящие «мафиози», готовые отомстить тем, кто не захотел высиживать их яйца. Буроголовый коровий трупиал (распространенная в Америке птица с черным телом и коричневой головой) откладывает яйца в чужие гнезда, однако если нерадушная хозяйка выбрасывает подкинутые яйца, разъяренная самка трупиала, скорее всего, вернется для мщения и убьет всех птенцов в гнезде. Если же хозяйка оставляет яйца трупиала у себя, ее собственным птенцам ничего не грозит. Поэтому хозяйка, небольшая ярко-желтая пташка под названием лимонный певун, разумно предпочитает растить подкидыша трупиала вместе со своими отпрысками.

Вероятно, мстительность самки трупиала появилась оттого, что разорение гнезда заставляет лимонного певуна вить гнездо заново, а значит, у самки трупиала появляется шанс подкинуть еще одно яйцо в новое гнездо. Когда это повторяется на протяжении длительного времени, цена отказа от подкидыша становится настолько высокой, что у самки певуна развивается принятие яиц трупиала.

Некоторые виды птиц (например, ткачиковые) научились противостоять паразитам: они строят гнезда с маленьким входным отверстием, в которое чужакам просто-напросто не пролезть. А вот бедному лимонному певуну по-прежнему приходится жить в страхе перед «пернатой мафией».

Действительно ли самкой трупиала движет жажда мести, когда она разоряет гнездо самки лимонного певуна, которая выбросила непрошеное яйцо? Или, может быть, она просто печалится и переживает из-за этой потери? Традиционно наука почти не уделяет внимания эмоциональной стороне жизни диких животных. Долгое время приписывание им чувств считалось попыткой их «очеловечивания» и вообще чем-то несерьезным. Но за последние годы эта тема стала менее табуированной, что привело к началу многочисленных смелых исследований в области когнитивной и эмоциональной сферы у животных. Подобные изыскания интересны не только с точки зрения эволюции и нейронауки, — они могут пролить свет на истоки поведения животных. Объектом многих исследований такого рода выступают домашние животные, в том числе козы. Например, по телодвижениям козы можно судить о ее довольстве или недовольстве. Все, у кого есть домашние питомцы, прекрасно знают, что животные способны переживать целую гамму эмоций, от страха до удовлетворения. Нет никаких оснований полагать, что диким животным это недоступно. В свете эволюции переживание разных чувств выгодно: страх заставляет нас избегать опасностей, а если бы поглощение пищи не приносило удовольствия, мы вряд ли бы стали питаться.

В то же время некоторые чувства требуют относительно развитых когнитивных способностей. Гордость, стыд, зависть, жажда мести — все это сложные чувства, отражающие роль индивида по отношению к окружающим, к социальным нормам, к восприятию прошлого и будущего. Раньше большинство биологов были убеждены, что животные не обладают такими возможностями, однако все чаще мы наблюдаем, как животные справляются с задачами, требующими развитых когнитивных способностей, которые мы до сих пор считали прерогативой людей. К примеру, вороны демонстрируют способность понимать «душевное» состояние сородичей. Также они умеют пользоваться инструментами, готовы дожидаться более значительного вознаграждения, узнают людей, которые плохо относились к ним ранее. Сурикаты издают разные звуки, чтобы предупредить собратьев о том, какая именно опасность приближается, а это уже примитивный язык. То же самое делают многие виды приматов, например черно-белая обезьяна под названием восточный колобус. Декоративные крысы проявляют эмпатию по отношению к лишенному свободы товарищу, даже после его освобождения с ним продолжают делиться пищей. Калифорнийская кустарниковая сойка — элегантная голубая птица, приходящаяся родственницей обыкновенной сойке, — прячет еду, чтобы съесть ее позже, однако если в момент закладывания тайника она попадется на глаза сородичу, позже она непременно возвращается, чтобы перепрятать свои запасы. Она прекрасно понимает, что вторая птица — потенциальный вор, а вору известно, где находится ее еда.

Можно привести множество других примеров, ставящих под сомнение убеждение, что люди — «особенные», а животные — «просто животные». Чем эффективнее мы научимся искать ответы на поставленные вопросы, тем больше убедительных примеров будем находить. Раньше я считала, что нам не следует очеловечивать животных, приписывая им людские чувства и мотивы. Но чем глубже я погружаюсь в современные исследования, тем чаще начинаю сама себе противоречить. Зная, как сегодня с животными обращаются в разных уголках мира, нам действительно есть над чем задуматься.

В этой главе мы познакомились с некоторыми паразитами и их происками. В следующей главе нас ждет встреча с животными, которые, напротив, научились жить в ладу друг с другом. Возможно, нам, людям, есть чему у них поучиться.

«Я только что получил от мистера Бейтмана целую коробку цветов, среди которых — потрясающая Angraecum sesquipedalia [sic], с нектарником длиною в целый фут. Господи, что же за насекомое способно добыть из него нектар?»

Двадцать шестое января 1862 года. В Даун-хаус, дом Чарльза Дарвина в предместье Лондона, доставили корзину цветов. Отправитель — известный ботаник и специалист по орхидеям Джеймс Бейтман. В корзине лежит восхитительная мадагаскарская орхидея Angraecum sesquipedale — ангрекум полуторафутовый, также известный как звезда Дарвина и рождественская орхидея. Дарвин очарован не только красотой цветка, но и тайной, окутывающей это растение, ведь с эволюционной точки зрения он — настоящая загадка.

Орхидеи опыляют насекомые, в том числе дневные и ночные бабочки. Они запускают свой хоботок внутрь цветка и высасывают нектар. Когда насекомое опускается на цветок, на него попадают поллинии, липкие комочки пыльцы, которые оно переносит на следующий цветок, тем самым опыляя его пыльцой с предыдущего растения. Орхидеи размножаются половым способом, то есть за счет опыления будущие побеги получают комбинацию генов от двух цветков-родителей.

Производство нектара требует больших затрат энергии, и орхидеи не желают раздавать его направо и налево. Они приглашают «к столу» лишь тех, кто намерен дальше отправиться на орхидею этого же вида, ведь в таком случае пыльца попадет к потенциальному партнеру. Чтобы привлечь своего особого опылителя, у цветов имеются нектарники — медовые железки, выделяющие сахаристый сок, — а насекомые должны, в свою очередь, иметь специальные приспособления, чтобы добывать нектар именно из этого вида орхидеи. Так в ходе эволюции между отдельными видами растений и насекомых-опылителей развивается симбиоз.

Дарвин замерил шпорец-нектарник у рождественской орхидеи: двадцать девять сантиметров и два миллиметра. Это означает, что нектар находится на дне практически тридцатисантиметровой тонкой трубочки. Для орхидеи не было бы ни малейшего смысла тратить энергию на производство нектара, если бы рядом не обитало насекомое с достаточно длинным хоботком, чтобы добраться до дна. Дарвину не было известно ни об одном подобном насекомом, но он заключил, что оно существует. Он разослал своим коллегам и друзьям письма, в которых рассказывал, что «на Мадагаскаре произрастает Angraecum sesquipedale, которая, должно быть, зависит от некой гигантской ночной бабочки».

Спустя примерно двадцать лет после смерти Дарвина на Мадагаскаре был открыт подвид бражника с невероятно длинным хоботком. Бабочка получила название Xanthopan morganii praedicta, что дословно переводится как «предсказанная ночная бабочка», а в 1992 году, то есть по прошествии более чем ста тридцати лет после предсказания Дарвина, было наконец задокументировано, как эта бабочка пьет нектар из цветка рождественской орхидеи.

Дарвин действительно опережал свое время. Однако эта история подтверждает и тот факт, что при наличии симбиоза между двумя видами анатомию и поведение одной стороны можно описать, глядя на другую. В природе существует множество взаимозависимых видов, которые находятся в тесном сотрудничестве. Такое взаимополезное сожительство называется мутуализмом. Подобно крестьянам и ремесленникам, которые обмениваются товарами и услугами на рынке, каждая из сторон делится тем, что у нее имеется в избытке, получая в ответ то, что сама произвести не может. В обмене участвуют такие «товары», как калории и определенные питательные вещества, и такие «услуги», как транспортировка и защита. Ночной бабочке нужна пища, и ей совсем не сложно прихватить с собой немного пыльцы до следующего цветка. Цветку же необходимо распространить свою пыльцу, ради чего он готов произвести столько нектара, сколько потребуется для осуществления бартера.

Чем лучше цветку удается подстроиться под своих партнеров, тем эффективнее происходит опыление. Цветы, специализирующиеся на дневных бабочках, зачастую привлекают их яркой окраской, тогда как цветы, опыляемые ночными бабочками, отличаются сильным запахом. Со временем виды начинают развиваться параллельно, но их объединяет не гонка вооружений, а сотрудничество.

Разумеется, для каждой из сторон выгоднее было бы получать ресурсы без необходимости отдавать что-то взамен. Безнектарный цветок, внешне похожий на другие нектароносные виды, получает «услугу» без оплаты: прилетевшее на внешнюю приманку насекомое садится на цветок, и прежде чем оно успевает разоблачить обман, поллинии уже прилипли к его телу. Однако это не самая эффективная стратегия. Если бы цветы-притворщики получали столько же внимания от опылителей, как и «честные» цветы, со временем все цветы превратились бы в обманщиков, и вскоре насекомые потеряли бы к ним интерес. Именно поэтому подавляющее большинство цветов все-таки производят нектар, а немногочисленные хитрецы пользуются тем, что насекомые привыкли ими лакомиться. Если притворщиков становится слишком много, производство нектара «вырастет в цене», — таким образом природа поддерживает баланс. В некоторых случаях взаимополезное сожительство может длиться очень долго, поскольку «доходы» и «расходы» так тесно переплетены, что получить одно без другого просто невозможно. Один из примеров такого взаимодействия можно найти на морском дне.

Раки-отшельники — это раки, которые за неимением твердого панциря на брюшке вынуждены искать себе другой защитный «костюм». Обычно они находят укрытие в пустых раковинах моллюсков. В отличие от остальных анемоновых раков, род «одеяльных» рак-отшельник в качестве домика использует морские анемоны, или актинии. Актинии внешне напоминают растения, но на самом деле это животные, причем хищные: на щупальцах у них расположены стрекательные клетки, с помощью которых они захватывают проплывающую мимо морскую живность. Как правило, актинии закрепляются на подводных скалах и камнях, где они пассивно ждут добычу. Но некоторые виды актиний сотрудничают с раками-отшельниками, которые водружают их себе на спину в качестве защитного коврика.

Актиния получает бесплатный транспорт, что позволяет ей охотиться на разные виды морской живности, а также поглощает объедки, оставшиеся после трапезы рака. Рак-отшельник, в свою очередь, находится под защитой стрекательных клеток актинии. К тому же актиния растет вместе с раком, и ему не приходится в ходе роста менять домик на более просторный, как поступает большинство раков-отшельников. У других видов раков-отшельников имеются специальные пилочки или крючочки, которыми они чистят свои раковины, но анемоновый рак-отшельник со временем утратил «пилы», и теперь на четвертой паре его ног находятся клешни — ими удобно поправлять сидящую сверху актинию. Если рядом появляются особо опасные хищники, можно полностью спрятаться под защитным ковриком.

В случае мутуализма между этими двумя видами сложно разделить издержки и пользу для каждой стороны. Рак не мог бы претендовать на заступничество со стороны актинии, не стань он возить ее на себе, а актиния не могла бы рассчитывать на транспортировку и остатки пищи, не предоставляя своему извозчику «охранных услуг». Вариантов схитрить в этой игре практически не остается ни для отдельно взятой особи, которая могла бы изменить собственное поведение в подходящий момент, ни для вида как такового, который мог бы развить у себя те или иные физиологические приспособления. Для обеих сторон гораздо выгоднее поддерживать партнерские отношения, поэтому мутуализм сохраняется из поколения в поколение. Ранее считалось, что такое тесное сотрудничество с актиниями свойственно одному уникальному виду, однако в 2018-м было описано целых пять новых видов «одеяльных» раков-отшельников (пагуропсис).

Раки-отшельники — не единственные ракообразные, которые используют морских анемонов в качестве защиты, предоставляя им в ответ доступ к пище. Анемоновый краб, также известный под говорящим именем краба-боксера, держит в каждой из своих клешней (они похожи на маленькие пинцеты) по небольшой актинии.

Стрекательные клетки актиний служат настоящим оружием, они убивают проплывающую мимо морскую живность — добыча достается и актинии, и крабу. Ученые убедились: если отобрать у краба одну из «боксерских перчаток», он разрывает клешнями оставшуюся актинию надвое, пересаживает одну из половинок на вторую клешню, и спустя некоторое время актинии-клоны вырастают до прежних размеров. Что интересно, крабы поступают точно так же, если другие крабы отбирают у них одну из актиний. Как утверждает National Geographic, этот анемоновый краб — единственный известный вид, способный содействовать клонированию другого вида.

Для сохранения мутуализма порой приходится применять дисциплинарные меры. Если невыполнение обязательств имеет негативные последствия, обе стороны с большей вероятностью будут поддерживать необходимый баланс.

Рыбы-чистильщики — небольшие рыбы, поедающие паразитов с других, как правило более крупных, рыб. Чистильщик получает пропитание, а «клиент» избавляется от паразитов. В Норвегии рыб-чистильщиков используют в сфере аквакультуры, а именно в разведении лососевых рыб: такой вид, как радужный губан, поедает лососевую вошь. На самом деле паразитам чистильщики предпочитают слизь, покрывающую тело большой рыбы, но последняя вовсе не желает, чтобы ее защитную слизь ели. Если чистильщик пробует обмануть «клиента», баланс нарушается, и мутуализм превращается в паразитизм. Однако недобросовестный чистильщик тут же бывает наказан — «клиент» отказывается от его услуг и исчезает.

Внутри сообщества рыб-чистильщиков также существует собственная система штрафов. Зачастую чистильщики работают в паре, чтобы предложить «заказчику» более качественное «обслуживание». Поэтому если кто-то из напарников вдруг вместо паразитов позарится на слизь, это грозит потерей «клиента» для обоих. В ходе одного исследования в 2010 году было замечено, что самцы чистильщиков наказывают нерадивых самок, взявшихся поедать слизь (обратного не происходит, поскольку самцы намного крупнее). После такой атаки самки становятся сговорчивее и уже не пытаются хитрить. Самцы выступают в роли «полиции», наказывая непокладистых самок, благодаря чему мутуализм сохраняется.

Мутуализм бывает настолько выгодным для сторон, что оба вида начинают резко прибавлять в численности и тем самым подавлять остальных членов местного сообщества. Муравьи-листорезы успешно сотрудничают со своей грибницей, однако они «сколотили» крепкое хозяйство не только благодаря грибам. Многие муравьи по всему миру, в том числе в Норвегии, держат «молочных коров».

На самом деле «коровы» — это тли, крошечные насекомые, питающиеся растительным соком листьев. Они переваривают полученные из листьев питательные вещества и выделяют излишек углеводов в виде сладкой жидкости под названием падь. Муравьи так любят эту сладость, что даже поглаживают тлю своими усиками, чтобы те давали больше «молока». Взамен тля получает надежную защиту от таких хищников, как божьи коровки.

Это сотрудничество настолько выгодно обоим, что муравьи и тли способны заполонять целые деревья, вытесняя других насекомых. Исследователи в Аризоне изучили деревья, на которых присутствовали и отсутствовали колонии муравьев и тли. Они заметили, что на заселенных муравьями и тлей деревьях проживает гораздо меньше членистоногих, чем на деревьях, до которых муравьи с тлей не добрались. А когда ученые собрали всю тлю с одного дерева, муравьи также покинули его, уступив место другим членистоногим.

Мутуализм способствует развитию экосистемы в целом. Когда партнерство приносит пользу, неудивительно, что животные готовы вкладывать в него свои силы на протяжении миллионов лет. Из поколения в поколение сотрудничающие виды приспосабливались друг к другу, пока не нашли наилучший способ сосуществования.

В ходе эволюции видов на протяжении миллионов лет формируется многозвенная пищевая цепочка. Как мы говорили ранее, виды приспосабливаются под образ жизни друг друга: учатся использовать уникальные ресурсы, вырабатывают защитные стратегии, выстраивают партнерские отношения. Любая экосистема — это сложная сеть, состоящая из хищных и травоядных животных, зависящих друг от друга, растений и прочих организмов, поэтому даже малейшее изменение у одного из видов может сказаться на состоянии целого ряда других. Точно так же для экосистемы может иметь последствия изменение температуры воздуха, количества осадков, минерального состава почвы и прочих физических и химических условий. В принципе, подобные вариации — естественная часть эволюционной истории, и со временем большинство видов так или иначе адаптируются к новым обстоятельствам.

Когда в экосистеме происходят резкие изменения за короткий отрезок времени, животным бывает сложно приспособиться к новым условиям вовремя. Если до того, как вид успевает адаптироваться, погибает большая часть особей, популяция становится слишком малочисленной, чтобы выжить, и вид вымирает. Но когда адаптация происходит быстро, этого удается избежать. Три последние главы нашей книги посвящены трем возможным сценариям развития событий в ответ на стремительное изменение окружающей среды, — это вымирание, быстрая эволюция генов и обучение.

В XVIII веке в Америке был широко распространен один вид птиц, который уже исчез с лица Земли. Миллиарды странствующих голубей — элегантных серых птиц с красноватой грудкой — пролетали огромными стаями над новой страной, над головами недавно прибывших европейцев. Религиозный моралист Коттон Мэзер, пользовавшийся значительным влиянием в колониальном Бостоне, писал, что небо над городом часами могло быть заполнено пролетающими мимо стаями, так много их было. Когда птицы устраивались на ночлег в кронах деревьев, ветви иной раз ломались под их весом. Такой многочисленной популяции требовалось много пищи, и в зависимости от ее наличия количество особей сильно менялось от года к году. Когда люди начали вырубать лес, чтобы освободить место под поля и застройки, птицам добывать пропитание стало сложнее. Однако удар по странствующим голубям нанесла вовсе не вырубка леса, а охота. Эти птицы пришлись очень по вкусу первопоселенцам.

Странствующие голуби обитали повсюду, они перемещались большими стаями, поэтому их легко было не только подстрелить, но и просто поймать или достать из гнезда, а их сытное мясо пришлось людям по вкусу. В XIX веке охота на странствующих голубей приобрела катастрофический размах. В одном отчете от 1878 года говорится о населенном пункте, где каждый день на протяжении пяти месяцев добывали по пятьдесят тысяч птиц. Численность странствующих голубей резко сократилась по всей стране, и в конце концов осталась единственная особь, самка по кличке Марта, которую содержали в зоопарке города Цинциннати в штате Огайо. Марта умерла в 1914 году.

Почему же странствующим голубям не удалось приспособиться к новым условиям? Одной из их отличительных особенностей было то, что они проживали огромными стаями. Эти сверхсоциальные птицы собирались в группы, чтобы защититься от хищников. Однако их стратегия не сработала, когда рядом появились вооруженные люди. Стаи оказались легкой мишенью, голубей стали ловить по многу особей за раз. В основе биологии странствующих голубей лежала именно стайность, и чтобы приспособиться под изменения среды, им пришлось бы в корне изменить свой образ жизни. В теории могла бы произойти та или иная спасительная мутация, и тогда странствующие голуби, по сути, превратились бы в совершенно новый вид птиц, однако подобные радикальные и при этом выигрышные мутации случаются крайне редко.

Виды с очень узкой специализацией в части ресурсов и жесткими требованиями к среде обитания и образу жизни более подвержены риску вымирания, чем остальные. Эти «специалисты» — настоящие «эксперты» в использовании своих специфичных ресурсов, однако за это они расплачиваются уязвимостью и неспособностью приноравливаться к сложностям и изменениям. В отличие от них «универсалы», которые могут жить где угодно и питаться чем угодно, куда более устойчивы к изменениям окружающей среды. Вороны, лисы, крысы и чайки гораздо лучше вооружены для встречи с непредсказуемыми людьми, чем, скажем, бабочки монархи или ужасные листолазы. С 1980 по 2018 год численность бабочек монархов в Калифорнии сократилась на 97 %. Ужасному листолазу присвоен статус вымирающего вида по классификации Международного союза охраны природы (IUCN). Вероятность того, что в дикой природе этот вид окончательно вымрет, крайне высока, однако его по-прежнему кое-где содержат в неволе. Климатические изменения, утрата естественных ареалов, охота, широкое применение пестицидов и прочих химикатов — все это в значительной мере угрожает этим и другим животным.

Виды, живущие в тесном взаимодействии с другими видами, находятся в зоне максимального риска. Муравьи-листорезы полностью зависимы от своего гриба, а гриб зависит от муравьев. Если одной из сторон грозит опасность, уязвимыми оказываются обе, поэтому изменения среды с большей вероятностью негативно скажутся на этом союзе. К счастью, несмотря на столь тесный мутуализм, муравьи-листорезы довольно живучи и успешно соседствуют с человеком — они запросто срезают листья с сельскохозяйственных культур. Однако им все-таки не место на какой-нибудь закатанной асфальтом парковке, и нам неизвестно, как климатические изменения скажутся на партнерстве муравьев и гриба. Например, если грибу-паразиту придется по нраву повышенная температура воздуха и он разрастется, муравьи, возможно, и не справятся с его натиском на их грибницу. Тогда и у муравьев-листорезов, и у их гриба возникнут серьезные проблемы.

У эволюционной биологии много общего с исторической наукой: те животные и люди, которых мы имеем возможность наблюдать сегодня, — победители, а проигравшие исчезли во мраке прошлого. Нам не суждено узнать ни о людях, погибших в средневековых войнах и не успевших перенести свою историю на бумагу, ни о видах животных, канувших в Лету по причине собственной нежизнеспособности. Конечно, нам удалось обнаружить окаменевшие останки некоторых давно вымерших видов, и благодаря этим бесценным находкам мы можем представить, какой путь развития прошли флора и фауна на нашей планете. И все же по сравнению со всем разнообразием некогда существовавших видов количество найденных окаменелостей довольно мало, поскольку для того, чтобы мертвое животное превратилось в окаменелость и сохранилось до наших дней, требуется целый комплекс факторов: во-первых, это животное не было кем-то съедено; во-вторых, оно было «похоронено» буквально сразу после смерти; в-третьих, наиболее благоприятным с точки зрения будущей сохранности местом смерти является место скопления осадочных пород. А еще хорошо бы, чтобы у животного имелся твердый панцирь или скелет.

Поскольку вероятность превращения в окаменелость так низка, до наших дней дошли в основном останки наиболее многочисленных видов, населявших Землю на протяжении миллионов лет. Если у того или иного вида вдруг появится новая особенность, которая будет отличать лишь несколько поколений, а затем безвозвратно исчезнет, мы, очевидно, никогда не узнаем о ней. Ныне живущие животные — это либо суперуспешные виды, которым удалось стабилизироваться за миллионы лет существования, либо «везунчики», волею случая получившие возможность жить в наше время. Питер и Розмари Грант зафиксировали на Галапагосских островах явление, которое можно расценивать и как зарождение нового вида, и как пример недолговечного вида, появляющегося и исчезающего подобно вспышке. Исследовательская пара в течение долгих лет работала на острове Дафна Майор, входящем в архипелаг Галапагос, где наблюдала за эволюцией трех видов вьюрков Дарвина. В 1981 году они заметили новую особь, отличающуюся от остальных птиц. Этот самец принадлежал к виду, который ранее не обитал на Дафне Майор, и судя по всему, он прилетел с другого острова, Эспаньола, преодолев свыше ста километров.

Довольно долго молодой самец жил холостяком, однако в конце концов нашел себе самку одного из местных видов. Так появились пять птенцов, которые отличались своеобразной трелью. Поскольку галапагосские вьюрки выбирают партнера по пению, эти новые особи через пару поколений образовали новую группу птиц — исследователи назвали ее The Big Bird lineage (династия больших птиц), которая продолжает вести себя как самостоятельный вид. Они отличаются своеобразным строением клюва и тональностью пения. Вновь прибывший на Дафну Майор биолог, которому ничего не известно о появлении этой группы, скорее всего, заключил бы, что на острове обитает четыре вида вьюрков Дарвина, а не три. Большинство ученых не готовы признать «больших птиц» самостоятельным видом, но допускают, что это может быть зарождением нового вида.

Мы видим, что два вида смешались, и появившиеся на свет гибриды образовали новый вид. Но это происходит при определенном везении: если гены составляют удачную комбинацию, то в некоторых случаях отпрыски могут выжить и даже дать собственное потомство. Но судя по всему, смешение видов происходит в природе чаще, чем мы думаем, и в случае вьюрков Дарвина на острове Дафна Майор действительно мог появиться новый вид.

Но этих птиц очень мало, и они уязвимы. Они все являются родственниками друг другу, значит, очень схожи генетически, и у них с меньшей долей вероятности имеются гены, способные противостоять изменениям окружающей среды или новым вирусам. Кроме того, велика вероятность, что тиражируются их вредоносные гены: если детеныш получает вредоносный ген от матери, но здоровый ген от отца, все может обойтись, однако если отец и мать генетически идентичны, риск получения двух вредоносных вариантов значительно возрастает, а это зачастую приводит к гибели. Несколько лет назад почти все «большие птицы» погибли, когда резко ухудшились погодные условия и начался голод, но к счастью, несколько особей выжили, так что на сегодняшний момент «династия больших птиц» по-прежнему здравствует.

Когда границы жизни настолько узкие, между выживанием и полным исчезновением — буквально один шаг, и все зависит от малейших случайностей. Такова судьба всех новых видов и новых признаков в период их развития. На практике почти всегда выходит так, что выживает недостаточно особей для сохранения того или иного признака. Еще реже вновь появившийся признак сохраняется достаточно долго, чтобы ее носители образовали самостоятельный вид. Причина кроется в том, что новый признак чаще всего оказывается либо неблагоприятным и приводит к повышению смертности, либо недостаточно полезным, а значит, на практике за короткий промежуток времени никакой разницы не проявляется. А может быть, просто не повезло, например начался шторм или все произошло в неподходящий момент. Только путем проб и ошибок новые мутации и комбинации генов способны привести к развитию стабильного, жизнеспособного вида. Очевидно, такие виды-вспышки, как «большие птицы» на Дафне Майор, неоднократно появлялись и исчезали на протяжении всей истории Земли. Просто нам об этом неизвестно.

В ближайшем будущем нам, вероятно, суждено стать свидетелями вымирания многих видов. Нестабильный климат и глобальное потепление неизбежно приводят ко все более частым погодным катаклизмам и экстремальным погодным условиям. В 2019 году в австралийском штате Виктория аномальная жара вызвала массовую гибель обитавших в регионе летучих мышей. Погибло свыше двух тысяч особей, что составляет примерно треть всей популяции. Остается надеяться, что выжившие летучие мыши научатся лучше справляться с жарой и передадут своим потомкам эту способность. Однако если подобные чрезвычайные ситуации будут происходить слишком часто и приводить к гибели слишком многих особей, вид может исчезнуть.

Если большая доля живущих на Земле видов исчезает, то можно говорить о массовом вымирании. Конечно, наша планета уже не раз сталкивалась с массовым вымиранием в результате природных катастроф, и утрата отдельных видов, которую мы наблюдаем сегодня, по своему масштабу не может сравниться с массовыми вымираниями. Разнообразие видов всякий раз восстанавливается, и новые виды приспосабливаются к новому климату, однако нужно понимать, что на восстановление уходят многие тысячи лет. Если по нашей вине начнется массовое вымирание животных, нашим потомкам придется существовать в обедневшем, нестабильном, безрадостном мире.

Какова же вероятность того, что видам удастся приспособиться, а не погибнуть? Согласно одному исследованию, проведенному в 2013 году, для того, чтобы животные справлялись с климатическими изменениями вплоть до 2100 года, эволюция должна идти в десять тысяч раз быстрее темпа, привычного для большинства видов. Кажется невероятным, что в ближайшие сто лет мы станем свидетелями стремительной адаптации, ранее никогда не виданной на Земле. Неужели животные и вправду способны адаптироваться к изменившейся среде за какие-то несколько десятков лет или всех их ждет неминуемая гибель, как странствующих голубей? В следующей главе мы убедимся, что эволюция может протекать гораздо быстрее, чем мы думаем, однако многие виды неизбежно проиграют битву с климатическими изменениями и антропогенным влиянием.

Слово «эволюция» зачастую наводит нас на мысли о древних окаменелостях, динозаврах, развитии мира на протяжении миллионов лет. И это вполне оправданно, ведь тот или иной признак, как правило, несет лишь незначительное преимущество или недостаток для особи, а для того, чтобы влияние какой-либо характеристики испытала на себе целая популяция, может потребоваться не одна тысяча поколений. Но когда преимущество или недостаток становятся достаточно ощутимыми, изменения могут происходить очень быстро. Например, чрезвычайные ситуации, ведущие к гибели значительной части популяции в короткие сроки, играют роль своего рода фильтра: останутся только те, у кого есть необходимые для выживания качества. Если речь идет о наследуемых качествах, то уже в следующем поколении большее количество особей в популяции будут ими обладать. При таком раскладе эволюционное развитие происходит быстро. Это можно наблюдать и в наше время: вспомните, например, адаптацию березовых пядениц к почерневшим деревьям.

Вряд ли найдется много желающих отправиться на тропический остров в ураган. Однако именно это сделали Колин Донихью и его исследовательская команда в сентябре 2017 года. Ураган «Ирма» набирал силу неподалеку от карибского острова Пайн-Кей, где команда Донихью изучала анолисовых ящериц. Туристы устремились в аэропорт в надежде покинуть остров до прихода циклона. Заторопились и ученые, ведь тропические ураганы нередко несут с собой смертельную опасность. Но для начала команде предстояло завершить измерение ящериц.

Небольшие и изящные, внешне анолисы напоминают саламандр или гекконов. Они широко распространены в Южной и Центральной Америке, а также на островах Карибского бассейна. Это излюбленный объект работы исследователей, поскольку существует масса родственных видов анолисовых, обладающих разными наборами признаков. Команда Донихью прибыла на остров Пайн-Кей в связи с проектом, посвященным влиянию крыс на местную фауну. Ученым удалось провести замеры длины тела и ногу анолисов, после чего они, как и отдыхающие, заторопились на самолет.

Четыре дня спустя «Ирма» обрушилась на карибские острова. «Ирма» — один из наиболее разрушительных атлантических циклонов в истории, который стал прямой и косвенной причиной гибели ста тридцати четырех человек. «Ирма» сровняла с землей целые жилые кварталы, вырвала с корнем бесчисленные деревья. Как по воле злого рока, через две недели в этот и без того разоренный регион ворвался ураган «Мария».

Если перед силами природы не смогли устоять даже стены домов, сложно представить, каково было крошечным анолисам. Ничего другого не оставалось, как держаться изо всех сил за ветки и не ослаблять хватку, в противном случае безжалостный ветер тут же поднимет в воздух и выбросит в бурлящее море. Тот, кто не способен удержаться, обречен.

Хотя ураганы — далеко не новость для Карибского региона и все местные животные так или иначе приспособлены к ним, в последнее время подобные катаклизмы происходят гораздо чаще, чем раньше, и становятся они все сильнее. Вследствие изменения климата температура воды в море повышается, снабжая, таким образом, разрушительные ураганы дополнительной энергией. А значит, анолисы, успешно переживавшие прежние циклоны, могут не справиться с натиском более мощных ураганов.

Когда Донихью увидел репортажи о последствиях «Ирмы» и «Марии» в средствах массовой информации, он понял, что перед ним открывается уникальная возможность. Действительно ли выжила лишь часть анолисов? Отличаются ли в среднем выжившие анолисы от тех особей, которых они измеряли до урагана? Он незамедлительно отправился обратно на Пайн-Кей.

Длинные пальцы анолисов покрыты ламелями, цепкими пластинами, которые обеспечивают сцепление с гладкими поверхностями. Донихью с коллегами обнаружили, что на соседствующих островах Пайн-Кей и Уотер-Кей у переживших ураган анолисов сцепная поверхность пальцев передних ног в среднем на 9,2 % больше, чем у тех особей, которые населяли острова до урагана. «Плечи» у выживших ящериц оказались длиннее, а «предплечья» — короче. Благодаря такому строению анолис способен крепче хвататься за опору и плотнее прижиматься к поверхности, а значит, имеет больше шансов удержаться при штормовых порывах ветра. Всего за шесть недель в приспособляемости среднестатистического анолиса на Пайн-Кей ученые зафиксировали измеримый сдвиг.

Параметры тела, например длина ног, по большей части определяются генетически, за исключением таких случаев, как низкорослость по причине неполноценного питания. Поэтому очевидно, что следующее поколение унаследует эти параметры, и анолисы будут лучше приспособлены к экстремальным погодным условиям, чем популяция в целом до урагана «Ирма». Так прямо на наших глазах происходит быстрая эволюция всего за одно поколение.

Ураган — это настоящая природная катастрофа. Возрастающие частота и интенсивность циклонов, вероятно, связаны с антропогенными изменениями климата, однако населяющие Карибский бассейн виды сталкиваются с ураганами уже на протяжении долгих тысяч лет. Однако некоторые формы воздействия человека на окружающую среду становятся для животных совершенно новыми. Например, раньше ежам не приходилось переходить автомобильные дороги, а воробьям — летать между высокими домами со стеклянными стенами. Городская жизнь требует иных приспособлений, чем лесная, а поскольку некоторые привычные для леса модели поведения оказываются крайне неблагоприятными в городе, адаптация происходит быстро.

Пугливым и опасливым животным приходится в городе непросто. Они расходуют много энергии, стараясь спрятаться всякий раз, когда мимо проходит человек, и шарахаясь при малейшем шорохе, и не осмеливаются пробовать новые условия. Неоднократно проводились исследования по сравнению поведения в городе и в сельской местности: городские певчие овсянки намного смелее своих сельских собратьев, городские белки меньше реагируют на людей, чем лесные. Чтобы понять, связана ли безбоязненность с привыканием к людям или же с изменением на генетическом уровне, исследователями проводятся эксперименты по переносу в общую среду (common garden experiment): яйца или детенышей из городской и сельской местности переносят в общие условия в неволе, где они растут вместе. Если они проявляют различную реакцию на одинаковые условия, налицо унаследованная характеристика.

Исследователи из Индианского университета в США поместили в лабораторию сорок птенцов серого юнко. Эта серо-черная птичка из семейства воробьиных широко распространена в Северной Америке. Часть подопытных птенцов поймали в мегаполисе Сан-Диего, а остальных — в лесах Маунт-Лагуна. Все птенцы росли вместе в больших клетках на территории университета. Когда птенцы повзрослели, ученые стали наблюдать, с какой скоростью особи съедали новую пищу и обнаруживали новые объекты, а также замерять уровень кортизола (гормона стресса) в крови птиц, когда их ловили люди. Результаты исследований показали, что городские юнко гораздо охотнее знакомились с новыми предметами и выдавали более низкий стрессовый ответ при физическом контакте с людьми, чем лесные юнко, хотя и те и другие птицы подвергались в равной степени воздействию людей в течение жизни.

И все же не всякое любопытство служит во благо. Когда я сижу летним вечером на веранде, я часто наблюдаю за насекомыми, которые роятся вокруг уличной лампы. Считается, что это происходит оттого, что насекомые летают под постоянным углом по отношению к свету Луны, однако если поблизости появляется другой источник света, они будут кружить вокруг лампы, также под постоянным углом, пока в конце концов не угодят внутрь лампы. Но у этого объяснения есть изъян. Казалось бы, мотыльки, которые не мигрируют, а значит, не преодолевают больших расстояний, не должны были бы ориентироваться на Луну, но и они летят на источники света. Ученым пока не удалось найти убедительное объяснение. Возможно, насекомые инстинктивно летят на воду, поверхность которой отражает лунный свет, и принимают лампу за поверхность воды? Как бы там ни было, свет привлекает насекомых, и если в природе это вполне безобидно, то в городе свет может представлять собой смертельную опасность.

Создается впечатление, что насекомые уже начали понемногу приспосабливаться к коварным огням. Исследователи заметили, что горностаевые моли, обитающие в местах с высокой степенью световой загрязненности, менее подвержены влиянию света, чем особи из естественно темных районов. И все же большая часть насекомых по-прежнему летит на рукотворные источники света. Стоит насекомым собраться вокруг манящего источника света, как они тут же превращаются в угощение для хищных пауков.

На одном из пешеходных мостов Вены обитает паук-крестовик, получивший говорящее прозвище «мостовой паук». Он прекрасно знает, как устроить себе настоящий пир. Пешеходный мост освещается расположенными на небольшом расстоянии друг от друга фонарями, так что ограждение моста визуально делится на светлые и темные участки. Зоолог Астрид Хайлинг заметила значительное скопление паутины вокруг тех секций ограждения, которые в темное время суток залиты светом фонарей, тогда как неосвещенные участки были практически свободны от паутины. В своей лаборатории Хайлинг провела наблюдения за паучьими яйцами и вылупившимися пауками и обнаружила, что даже те пауки, которые ранее никогда не находились вблизи искусственных источников света, предпочитали плести паутину именно в освещенных местах. Чем больше света, тем больше прилетит насекомых и тем сытнее будет ужин. Для насекомых это означает, что манящий свет ламп становится вдвойне опасным, и возможно, это говорит о том, что эволюционное развитие идет стремительно, благодаря чему мотыльки теряют влечение к свету гораздо быстрее, чем когда-либо.

Анолисы тоже приспособились к городской жизни. В дикой природе они лазят по деревьям и ветвям, однако в городе им приходится форсировать гладкие поверхности. Кристин Уинчелл из Университета Вашингтона в Сент-Луисе получила докторскую степень за исследование адаптации анолисов к городской среде на острове Пуэрто-Рико. Она обнаружила, что у городских ящериц ноги длиннее, а на пальцах больше ламелей, чем у их лесных собратьев, хотя они выросли в одинаковых условиях в ходе эксперимента common garden. Уинчелл интересовало, стоят ли за особенностями их движений какие-либо физические различия. Она построила беговую дорожку длиной в два с половиной метра с тремя видами покрытий — древесной корой, крашеным бетоном и алюминиевыми пластинами. Исследовательница предположила, что городские ящерицы быстрее преодолеют гладкие поверхности, а лесные — участок из древесной коры.

Оказалось, что городские ящерицы в принципе бегают быстрее, независимо от качества поверхности. Все из подопытных ящериц с трудом передвигались по гладким поверхностям, поскольку для них привычнее цепляться когтями, однако городские ящерицы с длинными ногами и многочисленными ламелями более ловко перемещались как по гладкой поверхности, так и по шершавой древесной коре. В непростых городских условиях анолисы вынуждены вкладывать максимум собственных ресурсов в эффективный бег, тогда как их собратья в естественной среде обитания приспосабливаются сразу к нескольким факторам: им, как и мадагаскарским лемурам, в равной степени важно хорошо прыгать и удерживать равновесие на тонких ветках.

Поскольку за изменением в поведении (ускорение бега у ящериц) стоят физиологические изменения (увеличение длины ног и рост числа ламелей), которые к тому же сохранились в ходе эксперимента common garden, создается впечатление, что в основе этой адаптации лежат генетические характеристики. Вдруг со временем городские анолисы выделятся в самостоятельный, узкоспецифичный вид?

В Лондоне полным ходом идет формирование нового вида. Когда под столицей Великобритании построили метро, некоторые комары проникли в подземелье, где теперь обитает целая обособленная популяция. В отличие от своих наземных собратьев, комары лондонского метро не впадают в зимнюю спячку (питаются они кровью людей и крыс). После неудачной попытки спарить городских и подземных особей некоторые исследователи стали утверждать, будто это два самостоятельных вида. Однако также существует мнение, что популяции недостаточно отличаются друг от друга, чтобы считаться разными видами, и что комары лондонского метро — лишь вариация комаров, обитающих в более южных районах, и что она вовсе не отпочковалась в отдельный вид. Так, комары лондонской подземки все еще считаются подвидом городских комаров. Подвид — это вариация вида. Например, все собаки относятся к одному виду, но среди них существует масса подвидов — пород. Определить, что является видом, а что подвидом, бывает непросто. Возможно, стоит подождать каких-нибудь пару лет, и перед нами окажутся два полноценных вида. В любом случае можно сказать, что по меркам эволюции (которой уже не первый миллион лет) сегодня развитие происходит действительно быстро.

До сих пор в этой главе мы рассматривали примеры, в которых, вероятно, можно предполагать произошедшие генетические изменения. Однако на самом деле существует крайне мало случаев, в которых мы имеем дело с фактическими изменениями в генетическом материале. Даже на результаты экспериментов common garden нельзя полагаться стопроцентно, поскольку мы можем не знать о том, какому влиянию успели подвергнуться принесенные из дикой природы яйца или детеныши, будь то особенности диеты родителей, температура воздуха или другие факторы окружающей среды. Чтобы удостовериться в наличии генетических изменений, необходимо провести анализ ДНК. До настоящего времени этим методом пользовалось довольно мало исследователей, однако в феврале 2019 года в научном журнале Science была опубликована статья об исследовании с применением анализа ДНК.

Объектом наблюдения стал олений хомячок, грызун размером с мышь. Таким маленьким зверькам нужно всячески прятаться от хищников. Существует простая теория: грызунов с хорошим камуфляжем сложнее найти, поэтому грызуны с генами, отвечающими за маскировочную расцветку, чаще выживают, а значит, таких особей будет становиться все больше. Грызуны с непригодной к маскировке окраской чаще попадаются хищникам. Со временем гены, обеспечивающие выигрышный окрас, получают более широкое распространение.

Роуэн Баррет и его коллеги решили убедиться на практике в верности этой теории. Как ни странно, но раньше удалось продемонстрировать лишь некоторые составляющие этой теории, например, что хищники легче распознают плохо закамуфлированную добычу. Но никогда не получалось подтвердить теорию целиком: что гены влияют на характеристики внешности, что эти характеристики влияют на способность выживать, что различный уровень выживания влияет как на генетический материал, так и на физические особенности следующего поколения.

В районе Сэнд-Хиллз в штате Небраска песок несколько светлее, чем в других частях региона. С геологической точки зрения это довольно молодая местность, образовавшаяся примерно десять тысяч лет назад. Окрас обитающих здесь оленьих хомячков также светлее, чем у тех, что живут на более темной земле. Баррет с коллегами взяли оленьих хомячков из Сэнд-Хиллз и других районов и поместили их в несколько загонов. Одну половину загонов расположили на светлом песке, вторую половину — на темной земле, при этом «население» каждого состояло поровну из светлых и темных грызунов. Исследователи очистили загоны от змей и прочих хищников, однако эти участки оставались незащищенными сверху, а значит, подопытные хомячки могли подвергнуться нападению хищных птиц. Неоднократно над загонами были замечены совы.

Примерно год спустя почти все грызуны в загонах погибли, и их место заняли их дети, а затем и внуки. Хомячки, чей окрас совпадал с цветом земли, прожили дольше хомячков с «неправильным» цветом. Это означает, что способные лучше маскироваться грызуны имели в своем распоряжении больше времени, чтобы обзавестись потомством. В результате всего лишь через четырнадцать месяцев цвет шерсти хомячков в светлых загонах стал в среднем в полтора раза светлее, тогда как окрас обитателей темных загонов потемнел практически вдвое.

Тут пришло время проводить генетические тесты. Исследователи выяснили, что в загонах со светлым песком получили широкое распространение семь мутаций, и эти же мутации реже встречались в загонах с темной землей. В особенности это касалось одной из мутаций, delta-Ser. Обнаружилось, что эта мутация напрямую влияет на окрас и именно она распространилась всего за четырнадцать месяцев. Таким образом, оленьи хомячки чуть более чем за год прошли адаптацию к изменившейся окружающей среде на генетическом уровне. Налицо эволюция в реальном времени.

В принципе, способность животных быстро адаптироваться к новым обстоятельствам полезна. Хочется верить, что благодаря этому больше видов смогут приспособиться к радикальным антропогенным изменениям и что мы на том или ином уровне сможем поддерживать биологическое разнообразие. Но для уязвимых видов стремительная эволюция не всегда идет во благо.

Когда тот или иной вид оказывается на грани полного исчезновения, биологи, как правило, стремятся поймать несколько особей, чтобы временно содержать их в неволе. Это позволяет зафиксировать, какие факторы (например, охота) угрожают виду в дикой природе. Когда ситуация стабилизируется, животных вновь отпускают на свободу. Содержание вымирающих животных в неволе также дает возможность сохранить несколько особей вида на случай, если в дикой природе он исчезнет окончательно. Однако если планируется вернуть животное в естественную среду обитания, важно следить за тем, чтобы оно не слишком привыкало к зависимости от человека.

На севере Австралии обитает северная сумчатая куница, напоминающая крысу с большими глазами, длинной острой мордочкой и взъерошенным хвостом. Как и кенгуру, эта куница относится к сумчатым. У этих живородящих животных детеныши появляются на свет недоразвитыми; словно живые бобы, они доползают до сумки матери, где питаются молоком и растут до тех пор, пока не станут самостоятельными. Сегодня ареал северной сумчатой куницы подвергается разрушению — люди все дальше в него вторгаются, застраивая местность. К тому же на этих куниц нередко нападают более крупные хищники — динго, домашние собаки и кошки.

Но мало того, сумчатая куница то и дело пытается пообедать ядовитой жабой ага, которую люди завезли в этот регион в 1930-х годах с целью борьбы с вредителями. Но эксперимент не удался: большие, неповоротливые жабы ага не спешили поедать местных вредителей, зато все животные, включая сумчатых куниц, которые пытались съесть ядовитых «иммигрантов», травились. Появление этих жаб серьезно сказалось на местной фауне; теперь это хрестоматийный пример того, что человеку не следует решать проблемы в природе путем введения новых видов.

И резкое сокращение ареала, и натиск хищников, и угроза в виде ядовитых жаб — все привело к тому, что северная сумчатая куница внесена в «Красную книгу» Международного союза охраны природы со статусом «вымирающие» (Endangered). В 2003 году австралийские биологи начали предпринимать усилия для сохранения сумчатых куниц и для начала перевезли часть особей на острова, где не водятся жабы ага. Оказалось, что там сумчатым куницам вполне хорошо. Тринадцать лет спустя, в 2016 году, ученые обучили некоторых из подопытных куниц обходить этих жаб стороной: они доставляли куницам физический дискомфорт, показывая при этом жабу ага. После окончания обучения куниц доставили обратно на материк. Вновь столкнувшись с жабами, куницы больше не пытались к ним приблизиться, однако большую часть куниц-возвращенцев съели динго, и в гораздо большем количестве, чем до проведения эксперимента. Это заставило биологов задуматься. Могли ли куницы утратить свою способность спасаться от динго спустя всего несколько поколений в изоляции? Тогда ученые собрали сумчатых куниц как с материка, так и с островов и поселили их в неволе, где вскоре появилось потомство с разным происхождением, но одинаковыми условиями роста. Чтобы проверить, боится ли новое поколение динго, исследователи поместили в клетку к каждой кунице по три банки с едой — одну банку с запахом динго по краю, вторую — с запахом кошки, третью — чистую. Банки оставили на ночь, а с утра замерили, сколько оказалось съеденным в каждой из них.

Выяснилось, что материковые детеныши с большим опасением отнеслись к запаху динго, чем островные. Это означает, что опасливость — характеристика, отчасти передающаяся по наследству, и островная популяция ее утратила всего лишь за тринадцать лет. Нет ничего удивительного в том, что островные куницы не боялись динго, ведь у них просто-напросто больше не было соответствующих инстинктов.

Хочется надеяться, что среди куниц-репатриантов остались те, кто по-прежнему предпочитает обходить динго стороной, и что у них появится более многочисленное потомство, чем у тех, кто не видит в динго угрозы. Тогда куницы вновь обретут свою осмотрительность по отношению к хищным динго. Время покажет, произойдет ли именно так и будет ли этого достаточно, чтобы северные сумчатые куницы выжили в изменчивом и непредсказуемом мире.

Даже быстрые генетические изменения требуют смены как минимум одного поколения. Животные-долгожители в ходе жизни, как правило, сталкиваются со значительными изменениями в окружающей среде, к которым они вынуждены приспосабливаться. И к счастью, поведение животных зависит не только от генетических предпосылок. Подобно людям, животные могут приспосабливаться к новым условиям благодаря обучению.

Когда мне было семь лет, мы с семьей отправились в поездку в США. Лучше всего мне запомнился Йеллоустонский национальный парк, расположенный на территории штатов Монтана, Айдахо и Вайоминг, на северо-западе страны. Незадолго до нашей поездки в разных районах национального парка случился лесной пожар, и я отчетливо помню, как повсюду торчали почерневшие голые стволы. Эта удручающая картинка так же прочно запечатлелась в моей памяти, как и образы великолепной природы национального парка: величественные водопады, теплые источники с ярко-голубой водой; огромный лось пасется на зеленых болотах, бизон спокойно шагает перед нашим автомобилем.

Примерно тогда же был реализован проект по восстановлению популяции волков в Йеллоустонском парке. Американские власти перемещали туда особей из национального парка Джаспер (Канада). С 1995 по 1996 год в Йеллоустонский парк переселили тридцать одного волка, что повлекло за собой гораздо более серьезные последствия для всей экосистемы, чем лесные пожары. Если из-за пожаров сократилось количество зеленых деревьев, то благодаря вновь прибывшим волкам случилось обратное: появилось больше деревьев, растительность в целом стала гуще.

В 1850 году увидеть волков в Йеллоустонском парке было обычным делом, они составляли важную часть экосистемы. Однако к концу XIX века охота достигла катастрофических масштабов, и к 1920 году волки здесь полностью исчезли. Жизнь благородных оленей (в том числе вапити), обитавших на территории парка, стала значительно спокойнее. После истребления волков популяция оленей резко увеличилась, они распространились по всему парку и начали поедать те растения, на которые раньше никто не посягал. Больше всего пострадали деревья с «вкусными» листьями — тополь осинообразный и ива. Олени сгрызали их буквально под корень, и вскоре в парке перевелись тополя, поскольку олени поедали все молодые побеги.

В 1990-х годах местные власти и биологи поняли, что пришло время восстановить естественный баланс Йеллоустонского парка. В исчезновении волков были виноваты люди, и людям же надлежало исправить ситуацию. По завершении тщательной подготовительной работы власти приняли решение вернуть волков в экосистему.

Перед биологами открылись уникальные исследовательские возможности. Как отреагируют другие виды на появление суперхищника, то есть вида, которым не питается никто другой? Примерно за двадцать лет ученым удалось задокументировать целый ряд изменений. Во-первых, количество оленей сократилось, что неудивительно, ведь волки едят оленей. Во-вторых, начали появляться тополя. На месте некогда голого берега реки теперь растет густой молодой лесок. Больше волков — меньше оленей, а меньше оленей — больше тополей.

Впрочем, привести к подобным экологическим цепным реакциям может не только изменение численности животных. Большое значение имеет поведение животных. Привыкшие пастись на берегу реки олени побоятся приходить туда снова, если за короткое время волки неоднократно нападут на их сородичей в этих местах. Скорее всего, олени найдут себе пастбище поукромнее, а значит, и тополя вдоль реки будут разрастаться. Волки оказывают влияние на поведение оленей, а это, в свою очередь, влияет на состояние деревьев.

Поведение волков тоже подвержено внешнему влиянию — влиянию людей. Волки обходят стороной городок Маммот из-за его людской суеты, так что рядом с городом обитает больше оленей и растет меньше тополей. Возвращение волков в Йеллоустон — наглядный пример того, как стремительные перемены в экосистеме способны затронуть множество видов за сравнительно короткий срок и как поведение животных сказывается на окружающем ландшафте. Можно ли считать эти изменения эволюционными? Съели ли волки всех взрослых оленей, так что остались лишь особи, которые предпочитают более укромные пастбища? Все это может стать элементом генетической селекции, однако столь же значимым оказывается поведение каждого отдельно взятого оленя: они усвоили, что открытые участки уже небезопасны. Любой из нас, чей домашний питомец попадал в неблагоприятные обстоятельства, знает, что страх очень быстро воздействует на поведение животного, заставляя его негативно реагировать на схожие ситуации в будущем. Я не раз встречала лошадей, которые отказываются заходить в фургон-коневоз после одной-единственной неудачной поездки. В таких случаях речь не идет об изменении генетики — животные меняют поведение на основе собственного опыта.

Гены или среда? Кажется, эта полемика никогда не исчерпает себя. И ничего странного в этом нет. Каждый из факторов играет свою роль в сложном взаимодействии, а главенство одного из них зависит от ситуации. Некоторые качества определяются (почти) исключительно генетикой (например, цвет глаз), тогда как другие в большей степени зависят от среды (например, длина волос). Подавляющее большинство признаков формируется как комбинация наследственности и среды.

Эволюционная история может пролить свет на поведение современных людей. Чтобы лучше понять собственное поведение, имеет смысл сравнить себя с другими видами и разобраться в том, какие факторы оказали решающее влияние на развитие наших предков. Это вовсе не означает, что таким образом мы можем найти объяснение всем проявлениям сегодняшней жизни. Если кто-то заявляет, что любит ходить в походы потому, что в его жилах течет кровь кочевников, или что люди жестоки оттого, что наши предки были охотниками, то в лучшем случае это упрощение. Как мы говорили в предыдущей главе, генетические изменения могут происходить быстро, но не мгновенно. Насколько далеко в прошлое нужно вернуться, чтобы найти объяснение нашему поведению? В Средневековье? Или во времена, когда люди жили на деревьях? Или вообще в эпоху одноклеточных организмов? Когда вид длительное время существует в той или иной среде, его развитие находит отражение в генах, однако важно помнить, что среда крайне изменчива, и то, чем занимались люди в каменном веке, вовсе не обязательно подойдет нам с вами. На протяжении последних четырех — девяти тысяч лет, то есть примерно с конца каменного века до сегодняшних дней, у многих европейцев выработалась способность переваривать молоко во взрослом возрасте. Эта определяемая генами характеристика получила распространение вместе с массовым производством коровьего молока в Европе.

И при этом поведение редко бывает предопределено исключительно генами, это касается прежде всего нас, людей. Подавляющее большинство животных (возможно, и все животные) обладают способностью к обучению. Они находятся под влиянием окружающей среды и адаптируют к ней свое поведение. Зависимость поведения от среды варьирует от вида к виду. Некоторые виды действуют в основном инстинктивно (то есть поведение предопределено генетически), тогда как другие виды, например люди, отличаются выраженной способностью к обучению и адаптации. На нас во многом сказывается среда — то, с кем мы живем, наш детский опыт, книги, которые мы читаем, позитивные и негативные примеры для подражания. Воздействие среды играет столь же значимую роль в формировании нашего поведения, как и наследственность.

Одни модели поведения у животного могут быть предопределены генетически, тогда как другие формируются на основании опыта. Как же понять, какое поведение наследственное, а какое приобретенное? Когда лазоревка издает свою характерную трель, а синица — свою, можно ли считать, что они унаследовали от своих родителей умение петь именно таким образом или это означает, что, будучи птенцами, они слушали пение своих родителей и перенимали их навык? Чтобы разобраться в этом, можно поместить птенца лазоревки в синичье гнездо и наоборот, а потом оценить трель повзрослевших птиц.

Один из моих коллег по Музею естественной истории, Ларс Эрик Юханнесен, участвовал в проведении подобного эксперимента совместно с Туре Слагсволдом из Университета Осло. Они поменяли местами яйца, отложенные лазоревками и синицами в районе Дэли, неподалеку от Осло, а потом записали и проанализировали трели уже повзрослевших птиц. И у лазоревок, и у синиц сформировался некий промежуточный вариант, смесь двух трелей, характерных для этих видов. Такое впечатление, что у птенцов была заложена своего рода генетическая отправная точка, а остальному они научились у своих приемных родителей. Так что свою лепту внесли и гены, и среда. Как и эксперименты common garden, эксперименты с перекрестным воспитанием помогают пролить свет на природу тех или иных признаков.

У большинства певчих птиц процесс формирования трели строится на генетическом «образце» и дальнейшем обучении на примере родителей. Однако это касается не всех видов. Камышовка-барсучок, маленькая желто-коричневая птичка из семейства воробьиных, издает точно такую же трель, как и ее сородичи, даже если они растут в полном одиночестве, без возможности наблюдать за другими особями. Таким образом, степень влияния генетических предпосылок варьирует от вида к виду. Почему же одни модели поведения генетически предопределены, тогда как другие нет?

Обучение стоит дорого. Оно требует времени и энергии, при этом высок риск ошибок, особенно в начале пути. На «продвинутом уровне» обучения нужен более развитый мозг, значит, больше энергии. Если можно избежать необходимости учиться чему-то, это тоже своего рода преимущество. На сложности, которые остаются одними и теми же на протяжении всей жизни животного и которые не меняются от поколения к поколению, выгоднее всего реагировать инстинктивно. Оленю всегда необходима способность бегать, и, как правило, проще всего делать это более или менее одинаково. Даже осиротевший олененок сможет подняться на ноги и побежать.

Однако генетически предопределенные признаки статичны. С момента рождения детеныша они меняются незначительно или вовсе не меняются. А вот к непредсказуемым сложностям разумно приспосабливаться. Чем больше продолжительность жизни животного и чем более переменчива среда его обитания, тем с большей вероятностью оптимальный ответ на внешние факторы будет изменяться с течением жизни и тем важнее способность адаптироваться к новым условиям. Олени живут долго, поэтому у них есть все шансы столкнуться с хищниками в разных местах. Поэтому олени отличаются способностью перестраивать свое поведение на основании жизненного опыта. Существует вероятность, что численность и районы обитания хищников будут меняться от поколения к поколению, так что совершенно бессмысленно слепо следовать примеру родителей, без оглядки на реальные обстоятельства. Гораздо выгоднее учиться.

Не стоит полагать, что обучение никак не связано с эволюцией. Физиологические процессы, отвечающие за способность животного к обучению, в значительной степени предопределены генетически. У певчих птиц за формирование трели отвечают гормонозависимые нейронные связи в мозге, и у большинства птиц в определенный момент наступает фаза кристаллизации, когда трель у особи окончательно «устанавливается». После этого птицы уже не могут освоить радикально новую песню. Наследуется именно этот механизм, а не сама трель.

Тем самым способность к обучению передается по наследству и развивается подобно остальным генетически предопределенным признакам. Обитающие в изменчивой среде животные вынуждены активно использовать эту способность, ведь от нее зависит, смогут ли они дать жизнь многочисленному потомству. Чем больше отпрысков, тем шире распространится способность к обучению и тем быстрее вид как таковой станет более обучаемым.

Чем лучше животное обучается и адаптируется, тем легче ему существовать в мире, которым правит человек. Городской ландшафт расширяется с невероятной скоростью, площадь тропических лесов стремительно сокращается, люди изобретают все новые средства охоты, чуждые виды из дальних регионов захватывают новые территории, уж не говоря о климатических изменениях. В таких условиях совершенно невыгодно руководствоваться одним лишь генетически предопределенным поведением. Выгодная десять лет назад модель поведения может оказаться гибельной сегодня. Способность к обучению сегодня ценна как никогда.

Потепление климата для синиц означает, что бабочки, личинками которых они кормят своих птенцов, появляются раньше обычного. Если синицы будут откладывать яйца в то же время, как и всегда, у них возникнут трудности с кормлением птенцов, ведь личинки уже превратятся во взрослых бабочек, а они не годятся в качестве пищи. Исследователи из Нидерландов посвятили изучению поведения синиц тридцать два года. Они обнаружили, что у самок, которые регулируют время откладывания яиц, ориентируясь на прошлогоднюю температуру, в течение жизни появляется более многочисленное потомство, чем у самок, которым не удалось столь удачно подгадать время для кладки. Это означает, что со временем будет больше синиц, способных рассчитывать оптимальный срок исходя из полученного опыта, тогда как те, кому это не удается, постепенно вымрут. Таким образом, по наследству передается не информация о некоем оптимальном сроке, а способность адекватно реагировать на изменения среды.

И все же в отношении поведения, обусловленного генами и не меняющегося на протяжении жизни животного, термин «генетическая предопределенность» нужно использовать с осторожностью. ДНК — вовсе не непреложный закон, которому организм следует от А до Я всю жизнь. Гены можно «включить» и «выключить» при помощи генов-регуляторов, и гены могут иметь разное проявление. Это называется эпигенетическими изменениями и означает, что такие изменения происходят в дополнение к прочим генетическим изменениям.

К примеру, у всех клеток в вашем организме один и тот же изначальный набор ДНК, но разные клетки функционируют по-разному. Клетки «включают» или «выключают» отдельные гены в зависимости от собственных задач. Клетка в вашей печени активировала гены, отвечающие за формирование клеток печени, чтобы превратиться в одну из них, тогда как клетка мозга активировала гены, отвечающие за формирование клеток мозга, и развилась именно в клетку мозга, хотя у нее тот же набор ДНК, что и у клетки печени. Представьте, что вы готовите ужин, и в рецепте указано, что перец чили можно добавить по вкусу: у вас под рукой всегда один и тот же рецепт, но потенциально разные результаты.

Когда человек сталкивается с переменами окружающей среды, могут активироваться и деактивироваться различные гены, то есть каждый раз могут проявляться разные гены. У крысы, которая многократно подвергалась острому страху, наблюдается повышенная выработка фермента, который играет важную роль в работе памяти. Страх вызывает активацию выработки фермента.

В научной среде идет дискуссия о том, в какой степени подобные изменения передаются следующему поколению. В ходе одного известного эксперимента мышей научили связывать запах ацетофенона (он пахнет цветами или миндалем) с электрическим шоком. Всякий раз появление запаха сопровождалось небольшим электрическим разрядом. Спустя некоторое время мыши негативно реагировали на появления запаха, они усвоили, что он несет с собой неприятные ощущения. Казалось бы, ничего удивительного в этом нет, но примечательно, что их детеныши, которые никогда не сталкивались ни с ацетофеноном, ни с электрическим шоком, негативно отреагировали уже при первом появлении запаха. Эффект наблюдался и у внуков первых подопытных мышей. Некоторые исследователи считают это максимально убедительным подтверждением того, что изменения в работе генов могут передаваться от поколения к поколению, однако у этой точки зрения есть и противники. Противники, в частности, не уверены, каким образом передача информации о запахе происходит на чисто физическом уровне: через сперматозоиды отца или яйцеклетки матери? Эпигенетика — увлекательная область науки, где исследователям, без сомнения, предстоит сделать множество открытий.

Многие животные, включая людей, социальны, а значит, учатся у своих сородичей. Модели поведения могут передаваться от поколения к поколению посредством социального обучения, и подобные «традиции» нередко составляют важную часть биологии вида. Это называется культурной эволюцией. Перенимать опыту более сведущих особей выгодно, ведь тогда можно избежать хотя бы части ошибок самому. В изменчивой среде социальное обучение играет значительную роль, поскольку новые модели поведения распространяются за счет культурной эволюции гораздо быстрее, чем посредством естественного отбора. Если в результате генетической мутации у животного появляется новый способ реагирования на тот или иной внешний фактор, на распространение генов этой особи потребуется множество поколений, однако если другие наблюдают за своим сородичем и подражают ему, весь вид осваивает новый метод за короткий срок.

С поглощением дикой природы городским ландшафтом возникает масса новых сложностей, справляться с которыми можно лишь «инновационными» методами. В 1921 году в местечке Суэйтлинг неподалеку от английского города Саутгемптон синицы нашли хитрый способ пропитания. В те годы молоко в дома доставляли в стеклянных бутылках, а поскольку молоко не обезжиривали и не гомогенизировали, в верхней части бутылки собирался толстый слой сливок. Некоторые синицы придумали такой фокус: они проклевывали в тонкой крышке дырку и через нее добирались до вкусных и питательных сливок. Эта уловка быстро распространилась среди местных синиц, намного быстрее, чем это могло бы произойти посредством естественного отбора. К 1950 году трюк с крышками на бутылках освоили синицы почти по всей Юго-Восточной Англии. Возможно, вы скажете, что тридцать лет — это долго, но если вспомнить, что виды, появившиеся миллион лет назад, в биологии считаются молодыми, то тридцать лет сразу покажутся мгновеньем.

Исследователи проанализировали отчеты наблюдений за птицами, которые вскрывают бутылки, и предположили, что этот трюк был, скорее всего, «изобретен» не только в Суэйтлинге, и маловероятно, что каждая особь научилась этому самостоятельно. География распространения навыка, с исходными точками в отдельных городах, говорит о том, что птицы, очевидно, подражали друг другу. Тем не менее до сих пор продолжается дискуссия о том, действительно ли синицы и лазоревки способны обучаться, лишь подражая друг другу, и могут ли такие «традиции» распространяться и поддерживаться среди диких птиц. В 1980 году американские исследователи провели эксперимент с черношапочными гаичками (небольшая птичка из семейства синицевых) с целью доказать, что это возможно, однако оказалось, что каждая особь способна самостоятельно научиться вскрывать бутылки, и наблюдение за другой особью, которая уже это умеет, никак процесс обучения не ускоряет. Как следствие, к роли социального обучения в распространении метода открывания молочных бутылок синицами долгое время относились как к мифу.

Лишь в 2014 году был успешно проведен эксперимент с синицами в лесу Уайтхэм Вудс, неподалеку от Оксфорда, доказавший, что социальное обучение может играть значимую роль у диких синиц. Исследовательница Люси Эплин собрала шестнадцать синиц — по две особи из каждой стаи. Птицы из трех стай были возвращены «домой», не научившись ничему новому; это делалось для того, чтобы проконтролировать, что сама манипуляция никак не повлияет на чистоту эксперимента. Всех остальных птиц обучили открыванию банок с едой. Банка открывалась двумя способами: специальную дверцу можно было толкнуть направо или налево. Птицы из двух стай получали пищу, толкнув дверцу слева направо, тогда как птицы из оставшихся трех стай добирались до еды, толкнув дверцу в обратном направлении. Исследователи обучали синиц на протяжении четырех дней, после чего выпустили на волю, расставив при этом по лесу банки; еда в них была расположена как справа, так и слева от дверцы.

В контрольных стаях, которые не прошли никакого обучения, некоторые особи, тем не менее, сумели добыть пищу из банок, но их было не слишком много, и дверцу в банках они открывали случайным образом. Спустя двадцать дней более половины птиц в контрольных стаях научились извлекать пищу из банок. Однако в стаях, куда вернулись две птицы, обученные открывать дверцы слева направо, уже спустя несколько дней почти все особи умели открывать дверцу слева направо. То же самое произошло в стаях, члены которых прошли обучение открыванию справа налево: очень скоро почти все птицы освоили открывание справа налево, хотя они могли добыть столько же еды, открывая дверцу в противоположном направлении. Обученные особи дали пример своим сородичам, а те стали им подражать.

Девять месяцев спустя, когда многие из участвовавших в эксперименте птиц умерли и на их место пришли более молодые особи, Эплин с коллегами снова расставили по лесу банки с едой и обнаружили, что стаи по-прежнему следуют своей «традиции». Благодаря социальному обучению новые модели поведения могут быстро распространяться и передаваться от поколения к поколению и у диких птиц.

Способность к обучению новому, как посредством заимствования навыков у сородичей, так и на собственном опыте, несет огромную пользу. Именно поэтому данная способность сформировалась у самых разных животных. Она позволяет легче приспосабливаться к радикальным и стремительным изменениям окружающей среды. А именно это им потребуется в ближайшие десятилетия и столетия.