Правая и левая антенны обеспечили муравьям память разной длительности
У рыжих лесных муравьев (Formica rufa) обнаружили латерализацию памяти, сообщается в Proceedings of the Royal Society B. Связь между предметом синего цвета (условным стимулом) и сладкой пищей (подкреплением) они могут вспомнить через 24 часа после обучения, если подкрепление предъявляли левой антенне, и через 10 минут — час, если подкрепление предъявляли правой антенне. Такие временные рамки соответствуют долговременной и кратковременной памяти. Это одно из первых исследований явления у насекомых: обычно зависимость параметров памяти от того, с какой стороны предъявляют стимулы, изучают у позвоночных.
Головной мозг имеет двустороннюю симметрию, но его половины все же различаются по строению и функциям. Среди людей есть правши и левши (движениями правой руки управляет левое полушарие, левой — правое), а центры речи, как правило, находятся в левом полушарии (аналогичные участки коры в правом полушарии выполняют несколько иные функции). Это лишь наиболее очевидные примеры. Явление, когда организм одни действия выполняет какой-то из сторон тела чаще, чем другой, называется латерализацией или асимметрией поведения. Долгое время считалось, что она характерна только для человека, но в последние десятилетия появилось много сведений о том, что поведение многих других животных тоже асимметрично. Чаще латерализацию поведения изучают на позвоночных, так как в среднем их реакции считаются более сложными, чем у беспозвоночных, и план строения их нервной системы такой же, как у человека.
Тем не менее, среди беспозвоночных тоже есть виды с богатым репертуаром поведенческих реакций, развитой памятью и рассудочной деятельностью. В их числе общественные насекомые — пчелы и муравьи. Они способны быстро обучаться различным условным рефлексам, и один из таких рефлексов — проявление пищевого поведения в ответ на предъявление объекта синего цвета — решили выработать у рабочих особей рыжих лесных муравьев (Formica rufa) сотрудники Сассекского университета Анна София Давид Фернандес (A. Sofia David Fernandes) и Джереми Нивен (Jeremy E. Niven).
Когда голодное насекомое ощущает присутствие подслащенной воды рецепторами на антеннах (усиках), оно раскрывает челюсти, чтобы выпить ее. Исследователи хотели связать у муравьев эту безусловную реакцию с условным зрительным стимулом — синим предметом. Ученые сажали насекомых поодиночке на белую арену, давали им 10 секунд смотреть на объект нужного цвета, а затем прикасались к правой, левой или сразу к обеим антеннам муравья капелькой воды с растворенной в ней сахарозой. В одной из контрольных групп муравьям соединяли антенны воском, чтобы они не могли потрогать пищу. В другой демонстрация условного стимула и пищи были разделены во времени, что предотвращало формирование ассоциации между ними.
Сразу после этих манипуляций исследователи давали животному в течение 5 секунд пить из капли, и в этот момент муравей мог касаться пищи обеими антеннами. В половине случаев экспериментатор во время обучения муравья находился справа от него, в половине — слева. Это делали для того, чтобы исключить латерализацию зрительного обучения и тестировать только асимметрию вкусового обучения. Описанные процедуры повторяли 10 раз с интервалом 5 минут, после чего проверяли, запомнили ли муравьи связь между синим предметом и пищей. Им снова по 10 секунд показывали синий предмет на арене и отмечали, раскроют ли насекомые челюсти в ответ на это даже без предъявления пищи. Проверки проводили через 10 минут, 1 час и 24 часа после окончания обучения.
Муравьи, которым сладкую каплю давали потрогать сначала правой антенной, помнили связь между синим предметом и пищей недолго: они могли воспроизвести ее через 10 минут и через час после обучения, что соответствует кратковременной памяти. Насекомые, которым пищу сначала давали потрогать левой антенной, во время тестирования сначала не реагировали раскрытием челюстей на синий предмет, но демонстрировали нужную реакцию через сутки после обучения. 24 часа — «классический» срок для долговременной памяти. Насекомые, которые не могли потрогать пищу антенной, не запоминали связь между синим предметом и съедобным вознаграждением.
Получается, что память о смешанном — зрительном и вкусовом — обучении у муравьев латерализована, но пока неизвестно, какие структуры в нервной системе отвечают за эту асимметрию. Авторы предположили, зачем разделение разных типов памяти в пространстве может быть нужно. По их мнению, оно позволяет небольшому объему нервной ткани параллельно выполнять несколько операций. Также вероятно, что латерализация развивается в связи с социальностью: рыжие лесные муравьи и медоносные пчелы, у которых нашли схожие «неоднородности» памяти, живут большими колониями, а вот у их родственниц рыжих осмий (Osmia bicornis), ведущих одиночный образ жизни, асимметрии формирования памятного следа не обнаружили. Чаще всего оказываются латерализованными такие поведенческие реакции, которые предполагают взаимодействие с другими особями — впрочем, пример, рассмотренный в статье, к ним не относится.
Сейчас уже известно немало примеров асимметрии поведения у беспозвоночных. Вот некоторые из них. Гигантские австралийские каракатицы (Sepia apama) при борьбе за самку обычно поворачиваются к сопернику правой стороной тела, хотя среди них есть и небольшой процент «левшей». Одни виды трилобитов (Plagiolaria nandanensis) в девоне чаще сбрасывали панцирь, откидывая головной щит влево, а другие (Omegops cornelius) — вправо. В ряде случаев известно, какими особенностями строения нервной системы и органов чувств это вызвано. Муравьи Temnothorax albipennis при попытах выйти из лабиринта чаще всего сворачивают в ту сторону, на которой у них расположен более развитый глаз.
Светлана Ястребова
Однако они чуть чаще обращали внимание на крики собственного потомства и на крики детенышей низкоранговых самок
Приматологи из Германии и Индонезии исследовали реакцию самцов промискуитетных хохлатых макаков на крики детенышей. Выяснилось, что самцы этого вида в целом не склонны к заботе о потомстве, нечасто реагируют на такие крики и вмешиваются в конфликт. Однако это случается чаще, если кричит их собственный детеныш, детеныш самки, с которой самец в дружеских отношениях или детеныш низкоранговой самки. Вероятно, самцы способны отличать своих детенышей или помогать тем, кому в самом деле требуется помощь. Результаты опубликованы в International Journal of Primatology. Хохлатые макаки (Macaca nigra) живут на острове Сулавеси в группах, состоящих из несколько самок и меньшего количества самцов. Как и многие приматы, они ведут промискуитетный образ жизни, поэтому самцы не могут быть уверены в своем отцовстве. Любая форма отцовской заботы у этого вида вероятнее всего будет ограничена определенными ситуациями, однако она может иметь место, поскольку детская смертность среди хохлатых макаков высокая. Одно из предыдущих исследований Дафны Керхоас (Daphne Kerhoas) из Института эволюционной антропологии Общества Макса Планка и ее коллег показало, что самцы хохлатых макаков иногда формируют с детенышами что-то вроде дружеской диады и проводят друг с другом больше времени. Однако выяснилось, что эту связь лучше объясняет не отцовство самцов, а их дружба с матерью детеныша. Вероятно, это увеличивает вероятность спариваться с этой самкой в дальнейшем. Теперь Керхоас с коллегами из Германии и Индонезии исследовала, как самцы хохлатых макаков реагируют на крики детенышей, которые те издают во время конфликтов с другими самцами и самками или — что случается реже — с другими детенышами. В таких ситуациях детенышам может быть нужна помощь прямо сейчас, и самцы должны быть заинтересованы в сохранении своего потомства, если, конечно, они способны его отличать на слух. Тогда самцы могут мирно вмешиваться в конфликт. Если же свое потомство они не отличают, по крайней мере они могут стремиться сберечь потомство самок, с которыми планируют спариваться. Ученые наблюдали за тремя группами приматов, живущими в заповеднике Тангкоко (Сулавеси, Индонезия). В каждой группе было от 13 до 25 размножающихся самок и от 4 до 11 взрослых самцов. Детенышей во всех группах было 35, но 5 из них не дожили до года. Исследователи также фиксировали, как часто самцы взаимодействуют с самками, чтобы понять, находятся ли они в дружеских отношениях. Для всех детенышей ученые определили наиболее вероятного отца с помощью анализа ДНК из фекалий. Самцы реагировали на крики детенышей не очень часто: из 2637 зафиксированных криков только 314 привлекли самцов (около 12 процентов всех случаев). Чаще всего на крик детеныша реагировал один самец (275 случаев), реже — двое (37 случаев) и в двух случаях — трое самцов. На крики собственного потомства самцы обращали внимание несколько чаще — с вероятностью 2,4 процента против 1,6 процента. Также они реагировали чаще, если детеныш был их другом (2,7 процента против 1,8), или если их другом была мать детеныша (2,4 процента против 1,8). Самцы охотнее отзывались на крики детенышей низкоранговых самок (2,2 процента против 1), которые более уязвимы. Также влиял ранг самого самца — высокоранговые особи отзывались с вероятностью в 2,1 процента, а макаки с самым низким рангом — с вероятностью 1,5 процента. А вот присутствие матери никак не повлияло на реакцию самцов. Полученные данные авторы рекомендуют интерпретировать осторожно. Вероятно, самцы могут распознавать свое потомство — основываясь на своем ранге (альфа-самец оплодотворяет большинство самок в группе), на том, как часто они спаривались с их матерью или на внешних признаках. Если так, то можно предположить ограниченную отцовскую заботу у этих приматов, направленную в основном на то, чтобы детеныши выжили. Не исключено, что они ошибочно принимают детенышей за своих. То, что самцы в целом нечасто отзываются на крики детенышей и вмешиваются в конфликт, может объясняться тем, что они оценивают свои риски: низкоранговый самец может просто не захотеть вступать в потенциальный конфликт с другим самцом. Еще возможно, что самцам просто не хватает времени (учитывая то, что один самец может быть отцом сразу многих детенышей), или самцы и детеныши не получают никакой выгоды от отцовской заботы на постоянной основе. Ранее ученые выяснили, что самцы шимпанзе, которые тоже не формируют моногамных пар, проявляют отцовскую заботу и проводят со своими детенышами больше времени, чем с другими, до тех пор, пока тем не исполняется полтора-два года. А вот самцы мармозеток активно заботятся о потомстве — и это помогает детенышам выживать.