Лоран Келлер и удивительный мир муравьёв

Прежде, чем раздавить муравья, стоило бы подумать, например, о том, что эти насекомые населяют нашу планету уже 70 миллионов лет. AFP

Между муравьем и человеком сходств куда больше, чем может показаться на первый взгляд. Структуры организованной жизни этих насекомых, например, порой удивительно напоминают человеческий социум. Портал swissinfo встретился и поговорил о муравьях и не только о них со швейцарским биологом Лораном Келлером, который за свои достижения в сфере изучения этих насекомых в 2015 году был отмечен престижной научной «Премией Марселя Бенуа», называемой многими «швейцарской Нобелевкой».

Эти насекомые суетятся где-то у нас под ногами, но мы не обращаем на них, как правило, никакого внимания. Мы идем по своим делам, походя давим муравьев десятками, не испытывая никаких угрызений совести. Лоран Келлер (Laurent KellerВнешняя ссылка), директор Института экологии и эволюции при Университете Лозанны, призывает в следующий раз прежде, чем раздавить муравья, остановиться и подумать, например, о том, что эти насекомые уже 70 миллионов лет населяют эту планету и что они были здесь гораздо раньше нас. 

Профессор из Лозанны Лоран Келлер (Laurent Keller) получит в 2015 году престижный «Marcel-Benoit-Preis», который считается швейцарской «Нобелевской премией». Laurent Keller

А еще швейцарский ученый убежден, что изучение муравьев помогает быстрее продвигаться по пути познания человеческой природы, причем не только биологической, но и социальной, потому что «в области социума человек, по сути, идет по тому же пути, что и муравей». Лоран Келлер знает, о чем говорит.

Вот уже 30 лет он изучает муравьёв, наблюдая за ними как в природе, так и в лабораторных условиях. В молодости, в самом начале своей научной карьеры, он хотел изучать приматов, но прослушав однажды лекцию про муравьев, он раз и на всегда поменял свои цели и намерения.

«Присмотревшись к эволюции их социальной организации я пришел в полный восторг!» — вспоминает Лоран Келлер, с которым мы встретились в Лозанне, в его офисе, расположенном в здании местного университета. Сегодня он является одним из самых известных в мире мирмекологов (специалистов по изучению муравьев), его работы публикуются в солидных специализированных научных журналах.

И все-таки на один-единственный вопрос Лоран Келлер так пока еще и не нашел исчерпывающего ответа: как же муравью, этому маленькому существу с элементарно устроенным мозгом, удалось настолько хорошо адаптироваться к окружающей среде, что это позволило ему расселиться практически по всему миру, от пустыни Сахары до арктических регионов?

70 миллионов лет

На данный момент науке известны 12 тыс. видов муравьев. Без них в экологии наступил бы настоящий хаос, а человек не имел бы плодородных почв и возможности заниматься сельским хозяйством. Мало кто осознает это, но роль «санитара» в природе выполняют не только волки, но и муравьи, которые избавляют окружающую среду от паразитов и мертвых организмов.

Общая масса муравьев достигает 10% от объема всей биомассы на Земле. «По этому показателю с ними может сравниться только человек», — говорит Л. Келлер. По всей видимости, ключом к понимаю причин эволюционного успеха муравьев является применяемый ими принцип социальной кооперации. «Так же, как и человек, муравей меняет окружающую среду, создавая на земле и на деревьях сложные, почти архитектурные, сооружения — муравейники.

Эти насекомые активно используют принцип разделения труда, лежащий в основе и современной человеческой экономики. За счет этого они оказались в состоянии качественно увеличить эффективность своей деятельности. Кроме того, муравьи разработали способы мирного разрешения конфликтов, они смогли поставить заслон на пути распространения у себя паразитов, что очень напоминает принципы человеческой гигиены», — говорит Л. Келлер.

«У муравьев есть даже своего рода “полицейские“, которые устраняют асоциальных, слишком эгоистичных, особей, вредящих всему муравьиному мироустройству». Как отмечает ученый, все это очень напоминает схемы социального поведения, принятые у людей. «Люди также занимаются созданием антропогенных ландшафтов, например, городов, защищающих их от негативного воздействия сил природы и от хищников. Разделение труда также позволяет нам, используя принцип технической специализации, качественно увеличивать производительность труда.

Так что аналогий в поведении муравьев и людей немало, причем некоторые из них совершенно удивительны. И почти невозможно себе представить, что целый ряд величайших открытий, до неузнаваемости изменивших жизнь человечества, эти крошечные насекомые совершили уже порядка 70-ти миллионов лет тому назад», — говорит Л. Келлер.

Муравьи тоже держат «коров»

Муравьиные колонии могут насчитывать до пяти миллионов особей. «Чтобы обеспечить себе пропитание они изобрели даже “земледелие” и “скотоводство”», — рассказывает Лоран Келлер. Некоторые виды муравьев разводят грибы, контролируя их рост с помощью специальных ферментов, а казалось бы совершенно бесполезная тля превратилась у них в аналог дойных коров, которых муравьи могут перемещать с дерева на дерево также, как люди перегоняют коров с пастбища на пастбище.

Питаются муравьи так называемой медвяной падью — сладкой, богатой аминокислотами, жидкостью, выделяемой тлями, а также другими мирмекофилами, то есть организмами, живущими в ассоциации (симбиозе) с муравьями. И если вдруг наступает форс-мажор, то муравьи вполне способны пустить в пищу и самих тлей. «То есть с ними они поступают также, как и люди с коровами», — говорит Л. Келлер.

Особенно интересно для ученых наблюдать и анализировать коммуникацию муравьев, находящихся в поисках пищи. «На основе логики их поведения ученые уже создали компьютерные программы, с помощью которых можно решать, например, известную в математике “задачу коммивояжера“, суть которой состоит в отыскании самого выгодного маршрута, проходящего через указанные города хотя бы по одному разу с последующим возвратом в исходный город», — говорит Лоран Келлер. 

Лоран Келлер

Родился в 1961 году в кантоне Аргау, в 1989 году защитил диссертацию на биологическом факультете Лозаннского университета.

Эксперт в области эволюционной биологии и принципов естественного отбора. Специализируется на анализе социальной организации живых существ, в особенности муравьев.

В 1996 году стал профессором Института экологии при Университете Лозанны, затем возглавил его в 1998 году. Член ряда научных советов в Швейцарии и за рубежом, входит в редколлегии многих научных журналов.

В 1990 году он получил «Премию Бруннера» («Brunner-Preis») как автор лучшей диссертации Университета Лозанны в области естественных наук.

В 2000 году был награжден швейцарской «Национальной премией Лациса» («Latsis-Preis») за выдающиеся научные достижения.

В 2010 году получил научную премию Совета Европы, а в 2015 году — «Премию Марселя Бенуа». Официальное вручение премии состоится 26 октября 2015 г. 

Особенно перспективным с точки зрения эволюционных биологов Университета Лозанны является факт необычайно большой продолжительности жизни муравьев. Некоторые их виды способны достигать возраста в 30 лет, что «примерно в 100 раз больше средней продолжительности жизни насекомых как таковых!», — подчеркивает Лоран Келлер. Наверное, это как-то связано с характером распределения социальных ролей в муравьином сообществе.

Известно, что рабочие муравьи организуют защиту «цариц» или муравьиных маток. Возникают особи, которые не подвергаются риску погибнуть, став жертвой внешней агрессии. Такая жизнь под охраной позволила в ходе эволюции создать генетические механизмы, замедляющие процесс старения. С точки зрения Л. Келлера, «эти механизмы могуть служить хорошей наглядной моделью, позволяющей лучше понимать механизмы старения организма людей».

Этот 54-летний ученый полон творческих идей и, как и все почти гении, он немного не от мира сего, что заметно не только по его ярко-зеленой рубашке. В перспективе Лоран Келлер намерен ни много ни мало разрушить и преодолеть границы традиционной биологии. А пока в сотрудничестве с Федеральной политехнической школой Лозанны (EPFL) он занимается еще и изучением особенностей компьютерных программ, основанных на поведении муравьев.

«Мы обнаружили, что принципы естественного отбора действуют и в мире робототехники. Кроме того, каждый компьютер, объединенный в сеть с другими компьютерами, становится гораздо более мощным, нежели если бы он продолжал работать в одиночку», — отмечает он.

Фейсбук для муравьев

Лорен Келлер первым среди коллег-ученых расшифровал геном красных огненных муравьев (solenopsis invicta), одного из самых опасных в мире насекомых. «У него мы смогли обнаружить отдельную „социальную хромосому“, из-за которой у некоторых колоний муравьев есть только одна королева, в то время как в другой колонии их несколько». Это открытие может, по его мнению, быть очень полезным в борьбе с большими муравьиными колониями, наносящими огромный ущерб сельскохозяйственным угодьям в США, Австралии и Китае.

Другое важное направление исследовательской работы Л. Келлера касается характера разделения труда в колониях муравьев. Так, при помощи специального сканера он несколько недель наблюдал за тем, как происходит взаимодействие отдельных индивидов, фиксируя, как, когда и что ими делается в рамках больших сообществ. «И здесь мы тоже наблюдаем удивительные параллели с миром людей, потому что по сути муравьи создали для себя самую настоящую социальную сеть, своего рода аналог сети Фейсбук», — говорит он.

Первые результаты исследований, проводимых швейцарским ученым, были суммированы в статье, опубликованной им в 2013 году в авторитетном научном журнале «Science». Так, например, Л. Келлер сумел доказать, что задачи, выполняемые муравьями на протяжении долгого времени, становятся все более и более сложными, то есть эти насекомые умеют учиться и повышать свою трудовую квалификацию.

«Молодые муравьи заботятся о яйцах, которые откладывает “царица”, а более опытные уже берут на себя задачу поддерживать муравейник в чистоте и отыскивать пропитание. Теперь нам только осталось узнать, почему все эти процессы протекают именно в таком порядке, а не в другом», — говорит он.

Лоран Келлер убежден, что муравьи представляют собой идеальную модель, которая позволяет исследовать механизмы корреляции социальных и биологических процессов в обществе. «И если мы не хотим вернуться в темное средневековье, то нам просто необходимо выяснить все детали процесса эволюции, все равно, идет ли в данном случае речь о муравьях или людях».

Премия Марселя Бенуа

Вручается ежегодно, начиная с 1920 года, «Фондом Марселя Бенуа» («Marcel-Benoist-StiftungВнешняя ссылка»), являясь старейшей научной наградой в Конфедерации.

Согласно завещанию основателя фонда Марсело Бенуа (Marcelo Benoist, 1864–1918), богатого французского адвоката, жившего в Лозанне, право на получение премии имеет «ученый, сделавший научную карьеру в Швейцарии и на протяжении данного года совершивший открытие, особенно полезное для человеческой жизни».

Премию Марселя Бенуа называют еще «швейцарской Нобелевской премией», ее денежный эквивалент пересматривается каждый год. В 2015 году он составит 50 тыс. франков. Некоторые из удостоившихся «Премии Марселя Бенуа» являются также и лауреатами «настоящей» Нобелевской премии.

Среди них Пауль Каррер (Paul Karrer, 1889 — 1971), швейцарский химик-органик, математик и биохимик, получил Нобелевскую премию по химии в 1937 году совместно с английским учёным У. Хоуорсом, Нильс Кай Ерне (Niels Kaj Jerne, 1911 — 1994), датский иммунолог, лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине 1984 года, и Курт Вютрих (Kurt Wüthrich, род. в 1938 г.), швейцарский химик, лауреат Нобелевской премии по химии 2002 года.

Перевод на русский и адаптация: Людмила Клот