Не один дома. Естественная история нашего жилища от бактерий до многоножек, тараканов и пауков - Роб Данн

Как и Жюль, Коби изучает тараканов, особенно прусаков. Коби — эксперт в химической экологии; он видит природу через призму химических сигналов, которыми особи обмениваются друг с другом. Говоря точнее, он специализируется на изучении химических сигналов, которые посылают друг другу тараканы. Среди прочего Коби открыл феромон, используемый самками диких тараканов для привлечения самцов. Если поместить такой феромон где-нибудь в поле или просто держать его в руке, то со всех сторон к нему сбегутся тараканы-самцы — и будут очень разочарованы[237]. Жюль знал об этих работах задолго до того, как стал работать с Коби в одном университете. Он цитировал их в первой своей статье о тараканах. Но даже в стенах одного учреждения двое ученых не изучали тараканов вместе. Они объединили усилия для исследования аргентинских муравьев и пахучих муравьев, но не прусаков. Возможно, они были слишком заняты совместными проектами с другими коллегами, а возможно, Жюль не подозревал, что знания и умения Коби помогут ему найти ответ на интересующие его вопросы. Так или иначе, по поводу тараканов они не сотрудничали.

И тут, в 2009 г., на кафедре энтомологии появилась японская исследовательница Аяко Вада-Кацумата, новый постдок. Очень часто постдоки обладают умениями, которых нет у их боссов. Кроме того, у них больше времени на исследования, и благодаря этому им удается нередко обнаружить неизвестные прежде связи. Так произошло и в случае с Вада-Кацуматой. Благодаря ее уникальному опыту удалось перекинуть мостик между работами Коби и Жюля, а это открыло путь к тому, что Жюль считает одним из самых важных открытий в своей карьере.

Вада-Кацумата нашла способ измерения реакции мозга насекомого, в частности таракана, на вещества, которые оно пробует на вкус или запах. До приезда в Северную Каролину Аяко заинтересовалась тем, возникают ли в мозгу у муравья вещества, ассоциированные с чувством удовольствия, в том числе если собрат поделится с ним пищей (ответ: да, возникают). Она также изучала сенсорный опыт тараканов во время ухаживаний и спаривания. Поиск полового партнера происходит у них в темноте. Самка таракана выдает химический сигнал, который по воздуху распространяется по всему дому и привлекает к ней самцов. Из кухонных шкафов и гардеробных феромон проникает во все углы дома, рассеивается вплоть до верхнего этажа. Даже в абсолютной тьме самец отыщет самку, ориентируясь по запаху[238]. Затем происходит контакт, и самец определяет другие вещества на теле партнерши. В ответ он преподносит ей «свадебный подарок» в виде сладкого приятно пахнущего комочка — нечто вроде возбуждающей желание конфеты с начинкой из сахара и жира. В зависимости от того, довольна ли самка подарком (который съедает в любом случае), она решает, уступить ли желаниям ухажера. Когда Вада-Кацумата начинала свою работу, химический состав угощения был уже известен, а вот какую реакцию он вызывает в мозгу насекомого, нет. Чтобы узнать это, Вада-Кацумата соединила вкусовые нейроны прусаков, расположенные на сенсиллах, напоминающих язык, с компьютером, а потом стала предлагать самцам и самкам различные виды «подарков». В этом своеобразном эксперименте она играла роль таракана-самца. Она выяснила, что оба пола воспринимали «подарок» как вкусную пищу, но у самок нейроны приходили в гораздо большее возбуждение, чем у самцов. Если самец таракана чувствовал себя «потерянным и одиноким», он мог съесть собственный «подарок» и получить удовольствие, но несравнимо меньшее, чем самка.

В Северной Каролине Аяко предстояло заняться совершенно противоположным вопросом. Вместо того чтобы исследовать реакцию прусаков на то, чего они страстно желали (то есть секса), она должна была изучать реакцию тараканов из колонии Т 164 на то, чего они избегали (то есть глюкозы). Как полагал Жюль и как после разговоров с ним начал подозревать и Коби, у тараканов Т 164 выработалось своего рода отвращение к глюкозе. Одно из самых нетривиальных объяснений состояло в том, что в результате естественного отбора вкус глюкозы стал возбуждать на сенсиллах у этих тараканов нейроны горечи, а не «сладости». Вероятно, что едва насекомое прикасается сенсиллой к глюкозе, как его мозг начинает вопить: «Горько! Вали отсюда!» Было известно, что рецепторы сладкого у обычных тараканов (которые ученые называют «диким типом») реагируют и на глюкозу, и на фруктозу. Но верно ли это для тараканов Т 164? Это и предстояло выяснить Вада-Кацумате. Как человек, знающий, что творится в голове у тараканов, она должна была проверить, что именно они ощущают.

Эта задача поглощала большую часть ее времени. Каждое утро, позавтракав, она появлялась в лаборатории и, выбрав одного таракана, помещала его в крохотный конус так, чтобы из узкого конца высовывалась голова насекомого, а из противоположного — пухлое тараканье тело.

Зафиксировав насекомое в конусе, Аяко под микроскопом исследовала похожие на волоски сенсиллы на его ротовом аппарате. Потом она присоединяла электрод к одной из сенсилл. Другой конец электрода был подключен к компьютеру. Электрод помещался в тонкой трубочке, в которой были вода и глюкоза (или любое другое вещество, реакцию на которое ей хотелось проверить). По амплитуде и частоте импульса, возникавшего на мониторе, Вада-Кацумата могла понять, какие именно нейроны, «сладкие» или «горькие», стимулируются предложенной таракану пищей, будь то глюкоза, фруктоза или что-нибудь еще. Если на экране отображалась быстрая пульсация, это означало, что возбуждены нейроны, реагирующие на горечь: именно этот вкус ощущал таракан. Когда она видела замедленную и высокоамплитудную пульсацию, это означало, что реагируют рецепторы сладкого вкуса. Эту трудоемкую процедуру Вада-Кацумата повторила 10 000 раз — на пяти сенсиллах 2000 насекомых, половина из которых представляли популяцию Т 164, а половина — «дикий тип».

Работа заняла более трех лет. Три года она сидела в лаборатории с тараканами — глаза в глаза, голова к голове, — тестируя их. Они смотрели на нее. Она давала им сладкую пищу. В ответ насекомые посылали слабые импульсы, отражавшиеся на экране. Она заносила в компьютер полученные данные, не забывая время от времени создавать резервные копии. Она проделала это с тараканами, избегавшими глюкозы (колония Жюля), и с обычными прусаками, без особых пищевых предпочтений. Чтобы исследовать одну особь, сенсилла за сенсиллой, уходил целый рабочий день. Эксперимент требовал терпения и настойчивости, и еще раз терпения и настойчивости. И все это делалось потому, что Жюль, Коби, а теперь еще и Вада-Кацумата полагали: для понимания особенностей популяции Т 164 надо выяснить, что происходит у них в голове, когда они ощущают вкус глюкозы.