Текст книги "Язык бабочек. Как воры, коллекционеры и ученые раскрыли секреты самых красивых насекомых в мире"

Африканский трубкозуб имеет неудобный с виду хоботок, с помощью которого он находит по запаху муравьев и термитов. Впечатляющий хобот есть у обезьяны-носача – никто не знает, зачем он ей.

Но хоботок чешуекрылых – дело особое. Этот удивительный орган – не нос, с его помощью не дышат и не нюхают. (Для дыхания у чешуекрылых есть крошечные отверстия в экзоскелете, так называемые дыхальца. А распознавать запахи позволяют усики-антенны.)

Хоботки позволяют всасывать пищу без необходимости жевать, сосать, лакать или лизать. Иногда хоботки чешуекрылых считают «язычками», но это не так, ведь язык находится во рту, а «ртов» у бабочек нет. Порой говорят, что хоботки – это ротовые органы. Но и это условность.

Хоботки чешуекрылых – штука странная, нелепая, порой гротескная на вид, эдакие отростки головы. Они не чета любому другому, хорошо знакомому нам органу. Иногда хоботок в три-четыре, а то и в пять раз длиннее тела насекомого.

Только летающая стадия отряда чешуекрылые оснащена этим удивительным отростком. Гусеницы – машины для пожирания пищи – имеют мандибулы – твердые части экзоскелета[24]24
  Экзоскелет – внешний тип скелета у некоторых беспозвоночных животных. – Прим. ред.


[Закрыть] наподобие челюстей, приводимые в движение мышцами. Они постоянно работают, перемалывая пищу и запасая питательные вещества и токсины, которые пригодятся, когда гусеница станет бабочкой. (Слово «жевать» в этом случае подходит не вполне, ведь зубов у гусениц нет.)

Внутри куколки, пока гусеница превращается в бабочку, мандибулы исчезают. Мышцы, которые ими управляли, постепенно распадаются под действием специально для этого предназначенных химических веществ – ферментов. (Конечно же, бывают и разноусые бабочки, у которых по выходе из кокона все еще есть мандибулы. Исключения, исключения – они есть всегда.)

Одновременно с этим активизируются другие группы клеток, и из них образуются те или иные органы, в том числе и хоботок. Внутри куколки хоботок формируется в виде вытянутой трубочки из двух половинок. Когда на свет появляется бабочка, половинки (в поперечном сечении имеющие форму буквы С) срастаются, и получается удлиненная О. И длина этой трубочки может быть всего несколько миллиметров, а может быть гораздо больше.

Поскольку у чешуекрылых нет «рта», чтобы питаться в традиционном смысле слова, большинство из них использует хоботок. Этот инструмент для добывания пищи вновь и вновь раскручивается и закручивается обратно на протяжении жизни насекомого бесконечное количество раз. Примерно как детские бумажные дуделки.

Кроме того, хоботок используется как зонд. Как инструмент исследования, поиска пищи. Если набраться терпения и сидеть тихо, можно понаблюдать за бабочкой на цветке – как она ощупывает хоботком сердцевину цветка в поисках нектара. Обычно, когда бабочка просто летит, хоботок свернут в «улитку» внутри «улитки» наподобие того, как устроена валторна. Но когда наступает время развернуть хоботок во всю длину, за дело берутся две группы мышц – с каждой из сторон от свернутой трубочки. Они сокращаются, позволяя хоботку вытянуться, – примерно то же происходит с хоботом слона.

Если вам доводилось наблюдать хотя бы какое-то время за бабочками на цветке, вы видели, что таким раскрученным хоботком они как будто пьют из лужицы нектара, который, как нам кажется, ожидает их внутри цветка. (Это не так, но об этом мы еще поговорим.)

Именно в хоботке заключено все волшебство. Именно здесь происходит долгожданный контакт между насекомым и цветком. И этот «брак» – не только ради удобства, но и ради выживания. Соблазнительный аромат и сладкий нектар цветов привлекают насекомых. Насекомые же вместе с нектаром получают и пыльцу цветка, которую они услужливо, но непреднамеренно переносят на следующий, и в результате происходит оплодотворение цветка новым набором генов. Насекомые совершенно не планируют участвовать в интимных отношениях цветков – и все же именно это они и делают.

Благодаря хоботку насекомое как получает, так и отдает. И цветок тоже. Происходит взаимный обмен. И это очень важно для продолжения жизни на нашей планете. Сегодня мы принимаем это как нечто само собой разумеющееся, но на протяжении почти всей истории такая простая истина от нас ускользала.

До начала XIX в. западные философы называли цветы Божьим даром красоты, адресованным людям. Смысл их бытия якобы состоял в том, чтобы радовать нас и напоминать о присутствии Бога в нашей жизни. Конечно, мы по-прежнему можем так считать, но около 200 лет назад садоводы постигли иной уровень истины: что цветы размножаются половым (половым!) путем. У них есть мужские и женские органы, а связь между ними осуществляют опылители. Секс! Эта мысль приводила в такой ужас, что ее избегали обсуждать при женщинах или детях[25]25
  Michael Leapman’s The Ingenious Mr. Fairchild: The Forgotten Father of the Flower Garden (New York: St. Martin’s Press, 2001) – чудесная книга, впервые вышедшая в Англии и посвященная страхам и бурным дебатам вокруг невероятного открытия – того, что у цветов есть женские и мужские органы.


[Закрыть]. Но правда всегда выходит наружу. И мы признали чудовищную правду жизни: бабочки (и другие насекомые) играют важную роль посредников в процессе обмена генами при половом размножении.

В конце концов такие взаимоотношения между цветком и хоботком насекомого навели людей на мысль о том, как вообще устроена эволюция.

Глава 2
Вниз по кроличьей норе

Такое простое существо, как бабочка[26]26
  Destin Sandlin, Deep Dive Series #3:“Butterflies,” научно-популярный канал Smarter Every Day, http://www.smartereveryday.com/videos.


[Закрыть], скрывает в себе тайны, которые не понять нам с вами. И это прекрасно.

ДЕСТИН СЭНДЛИН. УМНЕЕ С КАЖДЫМ ДНЕМ (SMARTE EVERY DAY)

Вконце января 1862 г., когда Герману Штреккеру было около двадцати пяти, Чарльз Дарвин, готовившийся встретить 44-й день рождения, писал письмо лучшему другу[27]27
  Дарвин писал письма везде и всегда, но именно это – одно из самых знаменитых его посланий, в том числе и из-за вопроса, касающегося насекомого, а также потому, что из него мы узнаем столько милых деталей его личной жизни. Почти все письма Дарвина можно найти в интернете. Это письмо полностью представлено здесь: https://www.darwinproject.ac.uk/letter/DCP-LETT-3411.xml.


[Закрыть], ботанику Джозефу Хукеру. Он делился отчаянием по поводу рабства в Америке, которое ненавидел всей душой. Затем жаловался, что британский институт первородства – закон, согласно которому наследником имущества становился старший брат, – порождал проблемы, нарушая закон естественного отбора: «…представим только, будто фермер непременно должен делать старшего из бычков производителем в своем стаде».

Не менее пятнадцати домочадцев Дарвина, включая его самого (а был он настоящим семьянином, имел много детей и много слуг), в то время выздоравливали от тяжелого гриппа. Тем не менее он усердно трудился над своим будущим бестселлером «О происхождении видов» (On the Origin of Species), которому предстояло увидеть свет в 1859 г. Кроме того, немалые надежды он возлагал на книгу «Опыление у орхидных. О различных способах, с помощью которых британские и иностранные орхидные оплодотворяются насекомыми, и о хороших эффектах от скрещивания» (Fertilization of Orchids: On the Various Contrivances by Which British and Foreign Orchids Are Fertilized by Insects and on the Good Effects of Intercrossing). (М-да. В те времена считалось, что название должно в точности – в точности! – сообщать читателю, за что он платит. Кликбейт[28]28
  Кликбейт – термин, описывающий веб-контент, цель которого – заставить посетителя щелкнуть на определенную ссылку или перейти на страницу. Применяется для получения дохода от онлайн-рекламы, особенно в ущерб качеству или точности информации. – Прим. ред.


[Закрыть] бы не прошел.)

Письма Хукеру были для Дарвина способом отстраниться от проблем болеющих домашних и расслабиться после тяжкого труда над книгой. Но однажды дружеская болтовня, сплетни и шутки были прерваны прибытием посылки. Об этом судьбоносном событии в письме тоже упоминается – торопливо, в самом конце. Как хорошо, что Дарвин любил писать письма!

В посылке был щедрый подарок, редкий, драгоценный – великолепная шестилепестковая звездообразная орхидея родом с Мадагаскара. Подарку этому предстояло сыграть огромную роль в судьбе будущей книги об орхидеях, хоть Дарвин и не знал об этом, когда посылка прибыла в его суматошный дом. Именно из-за него (в том числе) книгу, ныне известную под названием «Приспособления» (Contrivances), читают по сей день.

Дарвин был потрясен не столько самим цветком, сколько длиной отростка, свисавшего с его основания.

Он был огромен – длиной почти в целый фут.

Дарвин был поражен.

Он задал вопрос, который в разных формулировках занимает ученых уже более 150 лет.

«О небеса! Какое же насекомое могло бы сосать его нектар», – писал он в постскриптуме к письму Хукеру – и был так взволнован, что даже не поставил вопросительный знак.

Орхидея была «удивительная», писал он. А затем упомянул зеленую «плетевидную» шпору длиной в фут, в нижней части которой, как он полагал, хранится нектар растения. Если вы хоть раз видели орхидею, вы, конечно же, видели такую шпору. Если ее разломить, вы увидите, что внутри у нее полость.

Долго размышлял Дарвин над этой орхидеей. Зачем цветку тратить столько энергии, чтобы вырастить нечто столь затрудняющее доступ к нектару? Совершенно непонятно. Разве это не мешало бы насекомым опылять цветы, а значит, ограничивало бы возможности размножения растения?

И наконец он понял: цветок «рассчитывает» привлечь не любое насекомое, а одно-единственное, конкретное, которое не растратит попусту пыльцу, перенеся ее не на тот цветок. Удлиняя эту шпору, рассудил Дарвин, орхидея становится привлекательной лишь для одного вида насекомых – с достаточно длинным хоботком.

Все было сделано словно на заказ, будто перчатка, скроенная специально по руке. Плохо сидящую перчатку мы носить не станем.

И насекомое, догадался ученый, тоже извлечет из этого выгоду: оно сможет добыть нектар, не соревнуясь с представителями других видов. Иначе говоря, так Дарвин и создал теорию коэволюции, согласно которой происходит не просто эволюция, но эволюция сопряженная, естественное партнерство между живыми существами. В таком взаимовыгодном «браке» организмы порой способны развиваться взаимообусловленно.

Различные живые организмы, которые мы воспринимаем как отделенные друг от друга объекты, иногда столь идеально подогнаны друг к другу, что становятся практически одним живым существом. Они нужны друг другу, чтобы выжить.

Собственно говоря, так можно сказать обо всей нашей планете. Дарвин не первым догадался об этом. Совокупностью взаимосвязанных живых существ природу считали и другие, начиная с Марии Мериан в XVII в. (дальше мы еще поговорим об этой гениальной домохозяйке, забытой на столь долгое время). Но именно Дарвин сформулировал эту мысль в словах, придав ей весомость.

Он предположил, что в конце концов будет обнаружен вид чешуекрылых с необычайно длинным хоботком – гигантским органом, способным проникнуть до конца в длинную шпору орхидеи. Это предсказание вошло в готовящуюся к печати книгу по орхидеям. Позже он писал, что его высмеяли за это. Мало кто мог представить себе бабочку с таким огромным хоботком. Как она вообще смогла бы летать?

Весь остаток жизни Дарвин надеялся, что кто-нибудь найдет на Мадагаскаре предсказанное им насекомое.

Но этого не случилось.

Во всяком случае, на его веку.

Лишь в 1903 г. богатый банкир Уолтер Ротшильд, владелец огромной коллекции бабочек, и его сотрудник, энтомолог Карл Джордан, подтвердили догадку Дарвина, описав долгожданное насекомое и дав ему имя. Оказалось, что оно относится к семейству бражников.

Экземпляр этой бабочки прислали Ротшильду двое французских энтомологов-полевиков. Тело насекомого было самого обычного размера, а вот хоботок, как и предсказывали, оказался почти в фут длиной. Казалось бы, какие еще могли быть вопросы? Но тут возникло новое затруднение: никто никогда не видел, чтобы эта бабочка вводила хоботок в шпору орхидеи.

И лишь в наши дни – в 1990-е гг. – ученому-энтомологу удалось заснять этот процесс в мадагаскарских джунглях.

Дарвин был прав!

И снова лишь частично. Его теория была прекрасной, стройной, складной. Но оказалось, что для того, чтобы в подробностях разобраться в этом удивительном партнерстве, представление Дарвина о строении хоботка требовало уточнений. Бабочка и орхидея действительно уникальным образом подходили друг другу, но она не «сосала» нектар из цветка. По крайней мере, не так, как себе это представлял Дарвин.

Не одним большим глотком.

Перенесемся в конец ХХ в. – более чем на сто лет вперед после того, как Дарвин писал свое письмо. Как-то раз четырехлетний Мэтью Ленерт[29]29
  В настоящее время Ленерт – научный сотрудник Кентского университета в городе Кэнтон, штат Огайо, и занимается как преподаванием, так и работой над многочисленными научными статьями с названиями вроде Proboscis Morphology Suggests Reduced Feeding Abilities of Hybrid Limenitis Butterflies (Lepidoptera: Nymphalidae), то есть «Морфология хоботка ограничивает возможности питания для гибридных видов бабочек Limenitis (Lepidoptera: Nymphalidae)». Эта статья опубликована в биологическом журнале Линнеевского общества Biological Journal of the Linnaeus Society 125 № 3 (2018):535–46, найти ее можно также здесь: https://academic.oup.com/biolinnean/article-abstract/125/3/535/5102370.


[Закрыть] слонялся по родительской спальне в Мичигане и вдруг увидел, что по подушке крадется огромная ночная бабочка. Это была самка, занятая важным делом: она откладывала яйца.

Несмотря на юный возраст, Ленерт в это мгновение понял, что его будущее – перед ним. Его судьба была решена: он станет энтомологом. Вниз по кроличьей норе!

На всякий случай – вдруг кто-то не принял бы его планы всерьез – на Хеллоуин пятилетний Мэтью надел белый лабораторный халат с надписью крупными буквами на спине: ЭНТОМОЛОГ. Ну, для ясности.

Став старше, он работал в профильных лабораториях, затем изучал бабочку под названием «парусник Гомера» – эндемика Ямайки и самую крупную бабочку Западного полушария (в настоящее время находится на грани исчезновения). Затем Ленерт на два года устроился в лабораторию к руководителю исследовательских работ, изучавшему хоботки бабочек.

«Что там изучать?» – удивлялся он поначалу. Это же трубочка. А бабочка через нее пьет. Все очень просто, размышлял он, в точности как и Дарвин более чем за столетие до него. В голове у бабочки есть некий насос, который и отправляет нектар в пищеварительный тракт. Там всего-то дел на пару месяцев, думал он. А что он будет делать остальное время?

И вот прошло десять лет, а он по-прежнему занимается хоботками. Теперь, собственно говоря, у него своя лаборатория и свои сотрудники, увлеченные хоботками не менее, чем он сам. Дело все в том, что этот орган вовсе не такая простая «соломинка», какой кажется. То есть да, это соломинка. Но не совсем так… Многие, в том числе и известные энтомологи, считают хоботок инструментом, позволяющим насекомому «пить». Точнее, однако, было бы сказать «впитывать» Оказывается, хоботок – это по сути своей сложно устроенная бумажная салфетка.

Начнем с того, что, в отличие от соломинки для питья, он не герметичен по всей длине. «Хоботок имеет пористую структуру, – рассказал мне Мэтью по телефону. – Попробуйте-ка проделать в соломинке кучу отверстий и попить через нее. Вряд ли что-то получится. Вот и хоботок – он скорее похож на губку».

Я представила себе губку для мытья посуды. Если сжать ее, а затем положить в раковину с водой и разжать руку, убрав давление, губка, впитывая воду, расширится. Орган, действующий как насос, при этом не обязателен: даже если просто положить губку в слой воды на кухонном столе, она сама впитает влагу.

Именно так все и работает, подтвердил Ленерт. Чтобы что-то всосать, насекомое сначала помещает хоботок на поверхность вещества – как мы накрываем разлитую жидкость бумажным полотенцем. Без всяких усилий с нашей стороны полотенце впитывает жидкость. Именно так и действует хоботок. Микроскопические отверстия в нем впитывают жидкость – и вуаля! Она попадает внутрь, в транспортную трубку. Всасывать ничего не требуется.

С этим механизмом – капиллярным эффектом – мы знакомимся в школе. Я помню, как мне о нем рассказывали в третьем классе. Мне это казалось каким-то волшебством. К этому возрасту я уже знала, что гравитация все тянет вниз. Вниз, не вверх! И с основными причинно-следственными схемами функционирования жизни на Земле я уже была знакома. Ничто не может просто так подниматься вверх вопреки гравитации. Даже воздушному змею нужен ветер и человек, который будет держать его за нитку.

Тем не менее: вот моя учительница опустила в химический стакан, полный воды, тоненькую стеклянную трубочку. И – о чудо! – вода начала по ней подниматься. Вместе с одноклассниками я разинула рот: быть такого не может! Учительница рассказала про давление воздуха: чем оно выше, тем выше поднимается и вода. В этом была логика, так что я смогла вернуться к исходному предположению о том, что гравитация действует-таки, так что все работает правильно. (Как мало я знала! Но это другая история…)