|
Британские ученые установили, что осы Liostenogaster flavolineata, ведущие общественный образ жизни, тем охотнее помогают родственницам в выкармливании потомства, чем ниже их шансы занять место «царицы» и произвести на свет своих собственных детей. Высокоранговые осы-помощницы, которые с большой вероятностью скоро сами станут матерями, предпочитают беречь себя и отлынивают от общественно-полезных работ.
Происхождение альтруистического поведения — одна из самых интригующих загадок эволюционной биологии. Прямолинейная трактовка принципов естественного отбора и борьбы за существование приводит к выводу, что каждое живое существо должно заботиться лишь о том, чтобы выжить самому и произвести на свет как можно больше жизнеспособного потомства, а отнюдь не помогать кому-то другому в ущерб своим личным интересам. Однако в природе альтруизм довольно широко распространен, и при внимательном рассмотрении почти всегда оказывается, что бескорыстная помощь ближнему в конечном счете выгодна помогающему.
Самое общее эволюционное объяснение альтруизма дает теория родственного отбора (kin selection). Помогая выжить близкому родственнику, животное тем самым способствует сохранению и распространению своих собственных генов в последующих поколениях. У большинства животных родные сестры и братья имеют по 50% общих генов — столько же, сколько родители и их дети. Поэтому, например, пожертвовать собственной жизнью ради спасения одной сестры или брата — невыгодно, а ради трех — уже выгодно, и наследственная предрасположенность к такому самопожертвованию будет поддерживаться отбором.Теория родственного отбора отлично объясняет, почему из всех насекомых альтруистическое поведение (ставшее основой общественного образа жизни) наиболее широко распространено среди перепончатокрылых (пчелы, осы, муравьи). Дело в том, что в этом отряде двойной (диплоидный) набор хромосом имеют только самки, а у самцов набор хромосом одинарный (гаплоидный). Из-за этого возникает парадоксальная ситуация: самкам перепончатокрылых выгоднее заботиться о сестрах, чем о собственных детях, поскольку с сестрами они делят 75% общих генов, а с родными детьми — лишь 50%.
Поэтому у многих перепончатокрылых подавляющее большинство самок отказывается от участия в размножении и посвящает себя заботам о чужом потомстве. У таких высокосоциальных насекомых, как муравьи или пчелы, эти «помощники» (рабочие особи) в принципе не способны к размножению, и поэтому проблемы выбора между личными и общественными интересами для них попросту не существует. Иное дело — те виды, у которых эволюция по пути социализации и «подчинения личного общественному» еще не зашла столь далеко. У этих видов самка, сегодня хлопочущая над чужими детишками, завтра вполне может обзавестись своими собственными. Именно так обстоит дело у многих ос, в том числе у осы Liostenogaster flavolineata, поведению которой посвящена статья Джереми Филда и его коллег из Университетского колледжа в Лондоне, опубликованная в последнем номере Nature.
Эти осы живут семьями, включающими от 1 до 10 взрослых самок, из которых только одна — самая старая — откладывает яйца, а остальные заботятся о личинках. Генетический анализ, проведенный исследователями, показал, что все осы в гнезде являются родственницами, однако степень родства «царицы» и ее помощниц сильно варьирует. Преобладают родные сестры, но есть и кузины, и более отдаленная родня. Когда царица погибает, ее место занимает следующая по старшинству оса. Внешне помощницы ничем не отличаются от царицы, однако жизнь они ведут гораздо более тяжелую и опасную: если царица почти не покидает гнезда, то помощницам приходится всё время летать за кормом для личинок, изнашивая крылышки и рискуя попасться на глаза хищнику. Неудивительно, что с переходом помощницы в ранг царицы ожидаемая продолжительность ее жизни резко увеличивается.
Проблема, которую попытались решить исследователи, состоит в том, что и у этого вида, и у многих других осы-помощницы очень сильно различаются по степени «трудового энтузиазма». Если одни, не жалея себя, проводят в поисках пищи до 90% времени, то другие предпочитают отсиживаться в безопасном гнезде и вылетают за кормом на порядок реже. Подобные различия трудно объяснить с позиций теории родственного отбора, поскольку, как показали проведенные генетические тесты, степень трудового энтузиазма помощниц нисколько не коррелирует со степенью их родства с царицей и личинками, о которых они заботятся.
Ученые предположили, что каждая помощница, возможно, строго дозирует свой альтруизм в зависимости от того, насколько велики ее шансы стать царицей и оставить собственное потомство. Если эти шансы туманны и зыбки (как у низкоранговых молодых ос, последних в «очереди» на царский престол), целесообразно работать поактивнее, чтобы хоть через чужих детей передать свои гены в последующие поколения. Если же помощница имеет высокий ранг (определяемый исключительно возрастом — самая старшая из помощниц после смерти царицы занимает ее место в 90% случаев), ей выгоднее поберечь себя и поменьше рисковать. Кроме того, энтузиазм помощниц может зависеть и от размера семьи. Чем больше семья, тем больше потомства она сможет выкормить, поэтому быть царицей в большой семье гораздо выгоднее, чем в маленькой. В большой семье помощнице выгодно воздержаться от трудовых рекордов (надорвешься — много потеряешь), в маленькой — можно и поднапрячься, а если не доживешь до коронации — невелика потеря.
Для начала исследователи оценили величину «трудового энтузиазма» (измеряемую как процент времени, проводимого вне гнезда) у ос разного ранга и в семьях разного размера. Выяснилось, что, в полном соответствии с ожиданиями, в маленьких семьях помощницы работают интенсивнее, чем в больших, а высокоранговые старые помощницы работают меньше, чем молодые.
Затем были проведены эксперименты, позволившие вычленить влияние отдельных факторов. В первой серии экспериментов из одной семьи удаляли осу, занимающую второе место в иерархии (то есть первую по старшинству после царицы), а из другой, такой же по размерам семьи — удаляли низкоранговую молодую осу. После этого следили за поведением осы, до начала эксперимента занимавшей в иерархии третье место. В первом гнезде эта оса после удаления старшей помощницы повысила свой ранг, переместившись с третьего места на второе, во втором — осталась на третьем месте. Размер обеих семей остался одинаковым. Выяснилось, что в первом случае оса начинает работать примерно вдвое меньше, а именно столько же, сколько в контрольных (нетронутых) гнездах обычно работают осы «второго ранга». Попутно было установлено, что ключевую роль играет именно ранг, а не абсолютный возраст осы, потому что в контрольных гнездах средний возраст осы номер два составлял 116 дней, а в экспериментальных, где осы номер три были искусственно переведены на второе место, их средний возраст был равен всего лишь 55 дням.
Во втором случае, когда из гнезда изымалась низкоранговая помощница, оса номер три продолжала работать столько же, сколько и раньше.
Вторая серия экспериментов показала, что резкое сокращение размеров группы приводит к повышению трудовой активности помощниц даже в том случае, если не меняется ни их ранг, ни число личинок, приходящихся на одну помощницу. Исследователи в данном случае просто изымали из гнезд всех ос, кроме царицы и старшей помощницы, а также часть приплода, соответствующую доле изъятых помощниц. Оставшаяся в гнезде помощница начинала работать активнее несмотря на то, что ее шансы на «престолонаследование» нисколько не ухудшились, а число личинок, находящихся на ее попечении, вроде бы не увеличилось... (Хотя тут, как мне представляется, эксперимент получился не совсем чистый. Ведь старшая помощница, как известно, самая ленивая, то есть в нетронутом гнезде она обеспечивает кормом меньше личинок, чем любая из младших помощниц. А экспериментаторы, изымая «лишних» личинок, как будто забыли об этом, и оставляли ей равную долю. Если бы она продолжала работать с той же интенсивностью, что и раньше, часть личинок погибла бы с голоду.)
Тем не менее полученные результаты показывают, что величина «альтруистического усилия» у ос действительно регулируется в зависимости от шансов данной осы на собственный репродуктивный успех. Альтруизм у этих насекомых, таким образом, является в действительности не более чем «разумным эгоизмом», и появление такого поведения в ходе эволюции ничуть не противоречит классической эволюционной теории.
