Генетическая предрасположенность – лучший учитель
Поведение, характерное для животных, передается по наследству, но кроме него существуют особенности, приобретаемые в ходе обучения, – поведенческие традиции. Они свойственны животным с непростой социальной организацией, в том числе обезьянам, воронам, крысам, дельфинам. Члены группы перенимают у одной «смекалистой» особи навык мыть грязные овощи или разбивать орехи, укладывая их на один камень и ударяя другим, а следующие поколения воспроизводят эту технологию, – на старших глядя.
Однако такое усвоение «культурных» навыков происходит не везде. Бывает, что есть и камни, и орехи, а технология умирает вместе с ее изобретателем.
По мнению специалистов Института систематики и экологии животных СО РАН и Новосибирского государственного университета, благоприятные условия для укоренения инноваций складываются в том случае, когда у животных есть врожденная предрасположенность к совершению ряда действий и при этом возникает феномен так называемого распределенного социального обучения. Свою гипотезу, экспериментально подтвержденную на муравьях, учёные изложили в последнем выпуске «Журнала общей биологии» (Резникова Ж.И., Пантелеева С.Н. «Возможные эволюционные механизмы “культуры” у животных: гипотеза распределенного социального обучения», Журнал общей биологии, 2015, том 76, № 4, с. 295–309).
Муравей Рыжий лесной муравей поймал ногохвостку. Насекомые находятся в стеклянном контейнере с нарезанной пластиковой соломкой, которая имитирует лесную подстилку и не мешает видеосъёмке (фото Софьи Пантелеевой)
Суть гипотезы распределенного социального обучения заключается в следующем. Несколько животных в популяции имеют врожденные генетические программы некоего поведения, а остальные особи – фрагменты этих программ.
Когда обладатель «фрагмента» видит, как действует «полнопрограммная» особь, он легко и быстро восстанавливает собственное поведение по этому образцу, поскольку генетически предрасположен к нему. Это гораздо проще, чем осваивать некие действия с нуля, просто подражая тому, кто умеет.
В результате новация быстро распространяется в группе. Учёные назвали такое социальное обучение распределенным, поскольку целые программы и их фрагменты распределены между разными членами популяции.
Авторы гипотезы распределенного социального обучения, Жанна Резникова и Софья Пантелеева проверили её на охотничьем поведении рыжих лесных муравьев Myrmica rubra по отношению к ногохвосткам Tomocerus sibiricus. Ногохвостки – нелегкая добыча. Их нужно найти, наскочить сверху, правильно ухватить и ударить жалом. Эксперименты показали, что муравьи из мест, где много ногохвосток, охотятся активнее и результативнее, чем насекомые из мест с низкой численностью этой добычи. Овладеть техникой охоты они могли тремя способами: либо это врожденное умение, либо муравьи обучаются, подражая опытным охотникам, либо имеет место распределенное социальное обучение. Муравей
«Наивные» муравьи не воспринимают ногохвостку как добычу (фото Софьи Пантелеевой)
Учёные сравнили поведение муравьев, выросших в естественных условиях и выращенных в лаборатории из куколок. Эти «наивные» муравьи никогда не видели ногохвосток, хотя их куколок кормили гемолимфой T. sibiricus. Наивные муравьи, помещенные в контейнер к ногохвосткам, не реагируют на них как на добычу, в то время как контрольные насекомые ногохвосток атакуют и ловят. Если бы у муравьев была наследственная программа охоты, она включилась бы у всех особей при первой же встрече с ногохвосткой, подобно тому, как при виде тлей у них пробуждается стереотип выпрашивания пади. Следовательно, шаблон восприятия ногохвосток как добычи у рыжих муравьев отсутствует.
Это неудивительно: охота для муравьев не обязательна, они охотятся только там, где ногохвосток много, и в таких семьях могли возникнуть местные поведенческие традиции, которые муравьи осваивают, наблюдая за опытными охотниками. Однако это предположение пришлось отвергнуть, когда в одной «наивной» семье 7 муравьев из 123 продемонстрировали врожденное умение охотиться на ногохвосток.
Во второй серии экспериментов ученые нашли муравьев из естественных семей с полными и неполными охотничьими стереотипами. Эти стереотипы у «наивных» и «естественных» муравьев очень похожи, но у «наивных» они более целенаправленны, то есть эти муравьи действительно «прирожденные», а не обученные охотники. Они обладают врожденной программой охотничьего поведения и без подготовки узнают в ногохвостке добычу. Впервые увидев ногохвостку, такие муравьи в состоянии ее поймать. Остальные особи, чтобы пробудить свое охотничье поведение, должны наблюдать за охотниками. Если встречи с ними редки, формирование охотничьих навыков может затянуться надолго или не произойти вовсе.
Гипотеза распределенного социального обучения позволяет объяснить распространение поведенческих моделей в сообществах животных более простым путем, чем с помощью культурной преемственности. Если же соответствующей генетической предрасположенности нет, техническое новшество, скорее всего, останется достоянием изобретшего его гения и вместе с ним умрет. По мнению исследователей, генетическая предрасположенность – лучший «учитель» для животных, по крайней мере для многих из них.
Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда.
Автор: Наталья Резник, "Наука и технологии России"
