Тайны осиного гнезда. Причудливый мир самых недооцененных насекомых

То, чем, когда и почему они заняты, определяется совместно регулируемым набором из четырех взаимосвязанных признаков, каждый из которых имеет значение: яичники, тип корма, тяга к сахару и возраст. Этот коктейль согласованных форм поведения – не особый дар, которого удостоены исключительно медоносные пчелы. Эти же совместно регулируемые свойства прослеживаются у их одиночных предков – способных к воспроизводству одиночных насекомых, которые заготавливают пыльцу и скармливают ее потомству, а нектаром питаются ради собственного удовольствия (вариант питания, не связанный с репродукцией). Таким образом, поведение рабочих особей медоносных пчел можно проследить до общего плана, присущего их одиночным предкам – все именно так, как предположила Мэри Джейн для той осы на колумбийской бугенвиллее.

И что еще удивительнее, этот набор взаимосвязанных моделей поведения, видимо, реагирует на инструкции главного регуляторного гена: комплект генов, определяющих социальное поведение, с единым выключателем. Вителлогенин[137] – это и предшественник яичного желтка, и базовый фактор для процессов размножения всех размножающихся яйцами животных, в том числе одиночных предков общественных насекомых. Он дирижирует симфонией поведения рабочих особей, изменяя его проявление в соответствии с возрастом и типом рабочей особи. Сборщицы пыльцы и сборщицы нектара – это дополняющие друг друга музыканты в оркестре, созданном еще при их одиночном предке. Для удовлетворения потребностей колонии вителлогенин управляет ими порознь. Достаточно одного взмаха дирижерской палочки вителлогенина[138]

 – и сходящие с ума от сахара сборщицы пыльцы со своими слегка набухшими яичниками переходят от заботы о потомстве к сбору пищи в более молодом возрасте, чем рабочие особи, собирающие нектар. Регулируя экспрессию вителлогенина в хронологическом порядке, рабочие исполняют музыку колонии в нужной тональности и правильном музыкальном размере.

Конечно, на самом деле в геномном оркестре нет единого дирижера ни для одной сонаты: вителлогенин действует в составе целой сети генов, производящей такие молекулы, как гормоны, снабжающие инструкциями эндокринную систему. Одна из важнейших связей вителлогенина – это связь с ювенильным гормоном, основным регулятором физиологии у насекомых – в особенности размножения. Ювенильный гормон хорош для экспериментальных исследований тем, что он легче (и с меньшими затратами) поддается измерениям и манипуляциям по сравнению с геном вроде вителлогенина. Синтетический аналог этого гормона можно купить и просто нанести на насекомое. Эксперименты такого рода показали, как у одиночных насекомых выработка ювенильного гормона связана с повышенным уровнем экспрессии вителлогенина и активным размножением.

У общественных насекомых этот гормон, по всей видимости, приобрел более разнообразные роли: данные по медоносным пчелам, шмелям, муравьям и осам свидетельствуют о том, что у рабочих особей ювенильный гормон играет иную роль, чем у маток. В типичном случае ювенильный гормон сохраняет свою предковую функцию – такую, как управление развитием яиц у маток, но у рабочих его функции отклонились от этого курса, и теперь он на манер коварного кукловода управляет такими формами поведения, как уход за потомством и сбор пищи, утратив свою основную роль регулятора воспроизводства. И действительно, идеальный способ скорректировать поведение рабочей особи у Polistes – это нанести на нее синтетический аналог ювенильного гормона; останется только наблюдать, как она неудержимо скатывается в состояние скороспелой сборщицы. И в то же время у маток Polistes

наблюдается самый высокий уровень содержания гормона, что демонстрирует его роль единоличного регулятора механизма репродуктивного поведения[139]. Тот факт, что у общественных насекомых ювенильный гормон выполняет как старые, так и новые функции, демонстрирует, каким образом эволюция может модифицировать исходную схему, унаследованную от одиночного предка. «Расцепление» механизмов репродуктивных и нерепродуктивных процессов открывает двери для целой галереи инноваций. А применительно к кастам общественных насекомых это нововведение состоит в переделке старого гена (или гормона) для одновременной регуляции поведения и физиологии у двух очень различающихся фенотипов: маток и рабочих особей.

Нет ничего необычного в том, что один ген (или гормон) оказывает множественное воздействие на поведение. Это классический пример плейотропии – узкоспециального термина, значение которого в общих чертах проще объяснить на картошке. Картофель по своей сути остается картофелем, как ген всегда остается геном, определяемым цепочкой нуклеиновых кислот, которые составляют присущую ему одному последовательность ДНК. Но чем станет этот ген-картофелина (как произойдет его экспрессия), зависит от его индивидуального опыта. Например, вы любите готовить картофель на пару или запекать? Под действием разной окружающей среды (духовки, пароварки) получатся разные результаты.