От пчелы до гориллы: читать книгу онлайн полностью и бесплатно

Вот это замечательно. Такие минуты сторицей вознаграждают за многочисленные и мучительные неудачи.

Но здесь нам смутно припомнилось, что в какой-то старой работе, относящейся примерно к 1907 году, уже говорилось о чем-то подобном. Автор ее, бактериолог Уайт, задумал изучить внутреннюю флору улья. Он тоже исходил из того, что пчелы должны приносить в улей бесчисленное множество микроорганизмов и что было бы интересно изучить те из них, которые способны выжить в улье. И вот Уайт делает посевы на среду во множестве пробирок, проводя по поверхности сотов платиновой проволокой. Никакого роста, лишь иногда появляются бактерии, дрожжи, плесневые грибки — отдельные колонии. Уайт удивлен, он не совсем представляет себе, как можно было бы истолковать полученные результаты; впрочем, они вскоре позабыты. Слишком далека еще эра антибиотиков.

Итак, посевы с сотов тоже ничего не дают. Может быть, и здесь замешан антибиотик? Да, и он был обнаружен в трехдневном опыте с применением спиртовой вытяжки из сотов.

Мы вступили в особенно интересную фазу, фазу обобщения гипотез. Один антибиотик открыт на теле пчел, другой — на сотах, а вскоре мы, тоже руководствуясь данными старых работ, нашли в пыльце третий, в маточном молочке — четвертый (он даже был выделен в чистом виде), в меде — пятый. Шестой антибиотик был нами найден в прополисе — вязкой массе из смолы, которую пчелы собирают с почек тополей и других деревьев и используют для замазывания щелей в улье. Антибиотик прополиса — один из самых сильных; он отличается тем, что убивает грибки (никакая плесень никогда не заводится на прополисе), и, кроме того (это открыл Лави), он убивает зародыши. Если выдержать какое-то время клубни картофеля или зерна пшеницы в улье и попробовать затем прорастить их — ничего не выйдет! Точно так же не прорастают и те миллионы зерен цветочной пыльцы, которые пчелы сносят в улей. Если бы это случилось, объем пыльцы увеличился бы до такой степени, что она разорвала бы ячеи и сами соты.

Как мы увидим ниже, семья представляет собой подобие настоящего организма, а пчела — это как бы одна из его клеток. Подобно всякому организму, в том числе и нашему собственному, этот своеобразный организм защищается от инфекции. Иначе быть не может.

Количество питательных веществ, необходимых для поддержания жизни пчелиной семьи, грандиозно. Вместе с цветочной пыльцой в улей попадает множество бактерий, а также спор грибов и дрожжей. Немало их содержит и мед. Следовательно, не будь эти организмы инактивированы, тем или иным путем, в улье скоро образовался бы очаг гниения. Условия для этого там вполне подходящие: высокая температура (33–34°), повышенная влажность. А между тем, нет ничего чище здорового улья. Он не пахнет ничем, кроме воска (вернее, этот запах исходит от прополиса), все отбросы выносятся наружу, рабочие пчелы испражняются только за пределами улья.

Все сказанное дает материал для соблазнительной аналогии между пчелиной семьей и организмом, но, как ни любопытна функция антибиотиков в улье, ее одной, разумеется, совершенно недостаточно для последовательного сравнения улья с организмом.

Меня давно интересовала одна, по-видимому общеизвестная, истина: общественных насекомых характеризует именно то, что они являются общественными и не живут поодиночке. А что случится, если пчел заставить жить в одиночку? Мой учитель Грассé, в лаборатории которого я работал, нашел эту мысль интересной, к тому же она была до того проста, что до тех пор не приходила никому в голову. Мы стали изолировать отдельных пчел, муравьев, ос, термитов и получили совершенно различные результаты. Осы, казалось, чувствовали себя не хуже и не лучше. Однако пчелы, термиты и муравьи погибали буквально через несколько дней. Удивленные этим результатом, не умея найти ему объяснение, мы считали, что рано или поздно нам придется продолжить наши исследования. Что же это за сильное воздействие, лишившись которого насекомое не может долго оставаться в живых?

Лишь спустя много лет я смог вернуться к этой работе и продолжить работу с пчелами. Мы еще раз убедились в том, что одиночки погибают гораздо быстрее, чем пчелы, живущие группами. Уже в группе из двух особей пчелы жили несколько дольше. Их число нужно было довести до четырех десятков на двести-триста кубических сантиметров, чтобы получить продолжительность жизни, близкую к нормальной. С другой стороны, если пчел-одиночек содержать без корма и воды, отделив их при помощи мелкой металлической сетки от большой группы пчел, то они выживают. При этом можно было наблюдать, как они просовывают сквозь сетку хоботок и чем-то обмениваются с семьей, находящейся по другую сторону сетки. Такой обмен, производимый через рот, постоянно наблюдается у пчел и у других общественных насекомых. Следовательно, представляется вероятным, что жизнь одиночки поддерживает какое-то вещество, которое вырабатывается только у пчел, объединенных в группы. Какова же природа этого вещества? Я провел эксперимент в четырех вариантах. В первом варианте опыта пчелы-одиночки подучали только сахарный сироп; во втором варианте — помимо сиропа также казеин, далее — казеин с добавлением различных витаминов и, наконец, только витамины. Лишь в последнем случае пчелы-одиночки прожили столько же, сколько пчелы, объединенные в группы (в особенности, когда они получали в пищу тиамин или биотин). Опыт очень прост, но как истолковать его?

Здесь, как и в других областях, исчерпывающее толкование может найти лишь тот, чье подсознание как бы вымощено огромным количеством прочитанного материала; нужно знать о своем предмете все, что можно о нем узнать, тогда, казалось бы, позабытые подробности чужих опытов внезапно всплывают в памяти; нужно стать тем, кого добрые люди уважительно величают словом «ученый» (кстати, в лабораториях это слово употребляется не иначе, как иронически). Это цель, к которой мы все стремимся и которой никогда не достигаем. Но в конце концов проработаешь лет десять-двадцать, и отдельные куски головоломки начинают как бы сами собой укладываться на свои места. И вспоминаешь, например, что Гайдак когда-то занимался определением химического состава тела молодых и старых пчел и отметил большие различия. В частности, организм молодых пчел гораздо богаче витаминами. Можно, таким образом, предположить, что хронический недостаток витаминов старые пчелы возмещают за счет постоянного контакта с молодыми; восстановление запасов идет путем обмена через рот… Это удобное и, по-видимому, вполне удовлетворительное объяснение.

Одна беда: оно неправильно. Ведь тогда молодые пчелы-одиночки должны были бы жить дольше, чем старые. На самом деле это не так: различие, если оно и есть, настолько незначительно, что им можно пренебречь. Где же все-таки объяснение? Может быть, одиночество ведет к потере витаминов? Но каков здесь смысл слова «потеря», если пчелы не испражняются в своем жилье и фактически ничего не теряют. Вот она опять перед нами — стена, в которую так часто упираешься в биологии. Придется искать обходного пути.

Есть в улье одно совершенно особое существо, которое очень давно и крайне неправильно называли царицей; но эта царица ни над кем не властвует и, по всей видимости, лишь косвенно контролирует деятельность пчелиной семьи. Она просто орган воспроизведения, яичник, производящий не только яйца, но в известном количестве, и гормоны; гормоны же регулируют многие процессы в семье.

Совсем недавно, лишь несколько лет назад, наше: представление о роли матки стало чуть более ясным. Это прелюбопытная история, полная неожиданностей, поисков и ошибок, которые неизбежны во всяком научном исследовании, идущем непроторенным путем.

Я поручил сотруднице института Пэн исследовать, чем определяется развитие яичников у рабочих пчел. Несмотря на то что у них яичники обычно атрофированы, развитие их, как мы убедились, может претерпевать значительные изменения. Так, пока в семье ость матка, яичники рабочих пчел совсем неразвиты; стоит матке исчезнуть, и яичники увеличиваются в размере и развиваются настолько, что начинают продуцировать яйца, которые пчелы могут даже откладывать.

В чем же тут дело? И главное, с чего начать, имея в руках такие неполные данные? Да, конечно, с того же, с чего приходится начинать каждому, кто оказывается лицом к лицу с каким-нибудь непонятным, явлением: прежде всего тщательно и кропотливо взвесить все сопутствующие явлению обстоятельства, проанализировать все условия среды, например температуру (впрочем, в данном случае она не столь уж важна; ведь в гнезде пчелы живут практически при одинаковой температуре — около 30°), возраст, режим питания и, разумеется, образ жизни — одиночный или групповой. Всего важнее здесь возраст: пусть яичники пчел атрофированы, все же они проходят какой-то определенный цикл развития, яснее всего выраженный в семье пчел, лишившихся своей матки. В этих условиях яичники рабочих пчел растут примерно до десятого дня; затем появляются и начинают увеличиваться яйца, но при условии, что пчелы получают корм, содержащий азот. Самое подходящее для них азотистое вещество содержится в цветочной пыльце. Если же кормить пчел только водой и сахаром, то яичники не будут развиваться и останутся очень маленькими.

Отметим еще одно весьма любопытное обстоятельство: яичники достигают сколько-нибудь значительного развития только в присутствии других особей; У одиночек, даже когда в корме содержится>достаточно азота, развитие яичников замедлено. Преодолеть эту задержку можно, лишь объединив пчел в группу, пусть состоящую только из двух пчел (в таком случае у одной ив них яичники увеличиваются в размера гораздо быстрее, чем у второй, словно одна из них донор, а другая реципиент какого-то вещества, стимулирующего их рост), будто переваривание и усвоение белковых веществ возможно только в группе. Здесь мы снова встречаемся с таинственным эффектом группы, который занимает центральное место в физиологии семьи пчел и, несомненно, других общественных насекомых. Получив первые данные о факторах, воздействующих на развитие яичников, можно было перейти к выяснению главного вопроса — о роли пчелиной матки. На этот счет известно, что, как только в семье появляется матка, яичники рабочих пчел атрофируются и становятся похожими на тонкие, еле видимые нити.

Но вот в опыте, который заложила Пэн, старая матка, введенная в один из ульев, умерла на следующий же день; однако пчелы продолжали интересоваться ее трупом, касались его усиками. В этом еще не было ничего удивительного: пчеловоды давно знают, что матка, даже мертвая, не перестает привлекать пчел. Но иногда важно уметь предвидеть, и мы в тот раз оказались на высоте, догадавшись оставить труп матки на месте, чтобы увидеть, что произойдет. Прошло несколько дней, и яичники у взятых для исследования рабочих пчел оказались так же слабо развиты, как если бы в улье находилась живая матка. Вывод напрашивался сам собой: торможение является химическим по своей природе и вызывается веществом, в достаточной мере стойким, чтобы более или менее продолжительное время сохраняться даже в трупе матки. Мало того, когда пчелам вместо живой матки подкладывали крошечные куски мелко изрезанной мертвой матки, труп матки, истолченный в порошок и завернутый в кусочек шелкового чулка, наконец, старую, три года хранившуюся в коллекции матку, результат был точно таким же.

До сих пор помню, как нас ошеломили итоги последнего опыта с маткой из коллекции. Отказываясь верить своим глазам, Пэн продолжала проверять действие трупов пчелиных маток из коллекций, по многу лет хранившихся в пропыленных коробках, и все ее опыты давали те же результаты, хотя и с довольно значительными отклонениями, связанными о происхождением маток.

Видимо, вещество, тормозящее развитие яичников, обладает невероятной стойкостью, раз оно не разлагается в таких старых трупах, хранившихся к тому же весьма примитивным способом в простых картонных коробках для насекомых.

Этот вывод был сам по себе чрезвычайно интересен, и лет двадцать назад мы вполне удовлетворились бы им. Теперь же нужно было знать еще кое-что, а именно химический состав вещества, о котором идет речь. В прошлом об этом нельзя было даже мечтать: для анализа требуется слишком уж большое количество материала и одно это делало его невозможным. Ведь в семье всего одна матка, и активное вещество присутствует в количестве, составляющем лишь доли миллиграмма. Но сейчас в распоряжении исследователей находится чудо-аппарат, именуемый газовым хроматографом.

Чтобы стал понятен принцип устройства этого аппарата, нужно сказать несколько слов о хроматографии вообще. Капните чернилами на лист промокательной бумаги — вы увидите, что пятно не однородно, а состоит из ряда концентрических зон, окрашенных то светлее, то темнее. Это следствие адсорбции, благодаря которой различные содержащиеся в чернилах пигменты распределяются по четко ограниченным зонам, внутри которых они представлены почти в чистом виде. Тот же опыт можно повторить, взяв вместо промокательной бумаги, к примеру, колонку из окиси алюминия: достаточно закапать сверху чернил, и мы опять сможем наблюдать те же зоны, располагающиеся слоями друг под другом. Если слои отделить и промыть специальным растворителем, то можно получить почти чистый продукт.

Метод хроматографии применяется в самых различных областях, в него внесено много усовершенствований. Совсем недавно с открытием газовой хроматографии был сделан новый большой шаг вперед. Газовая хроматография применяется при работе с жировыми веществами, которые сначала переводят в газообразное состояние в токе сильно нагретого аргона; затем образовавшуюся смесь газов пропускают через колонку инертного вещества, на котором различные жирные кислоты избирательно удерживаются, разделяясь по четко разграниченным зонам, — каждая зона соответствует определенной жирной кислоте. Продолжая пропускать аргон через колонку, можно одно за другим выводить эти соединения из колонки, и порядок их выхода раз навсегда установлен, он зависит от природы данной жирной кислоты. Ток газа, уносящий с собой одно за другим исследуемые вещества, сильно ионизированные радиоактивным стронцием, проходит между двумя электродами. Реле вычерчивают кривую, по которой можно судить не только о природе анализируемого вещества; но и его относительном содержании в исследуемом материале.

Газовый хроматограф не так уж внушителен на вид: большой металлический шкаф с кнопками, циферблатами, светящимися глазками; из шкафа равномерно выползает бумажная лента, а на ней легкими колебаниями пера вычерчивается кривая, сообщающая нам все нужные сведения. В аппарат достаточно ввести несколько миллиграммов неочищенного вещества. Не раз, глядя на этот чудесный аппарат, я думал о том, как неслыханно развиваемся — техника, подобно самой науке шагающая вперёд все быстрее и быстрее. Когда-то, помню, попалась мне на глаза научно-фантастическая повесть, герои которой, высадившись на неизвестной планете, вкладывают в некий «анализатор-синтетизатор» образцы фауны и флоры и тотчас получают все сведения о химическом составе образца! Такого аппарата, как известно, нет, но, может быть, не так уж долго осталось ждать его появления.

Однако пока что мы не располагали даже несколькими миллиграммами вещества, нужными для исследования на хроматографе. Пришлось обратиться с призывом ко всем пчеловодам Франции и Северной Испании, которые, как это принято всюду, регулярно заменяют в семьях старых маток молодыми (это делается потому, что количество откладываемых маткой яиц по прошествии двух-трех лет начинает снижаться). С таким же призывом мы обратились и к американским пчеловодам, среди которых иные имеют по двадцать тысяч ульев и даже больше. В результате удалось собрать три килограмма маток — невиданное прежде количество. Химики смогли приступить к предварительной очистке образцов, необходимой для дальнейшего анализа в газовом хроматографе.

Тем временем Пэн установила, что несколько капель спиртовой вытяжки из тела матки неодолимо притягивают рабочих пчел и могут задерживать развитие у них яичников, так же сильно, как присутствие живой матки. Это было еще одним подтверждением предположения о химической природе торможения.

Но чем дальше шла очистка вещества, тем с большими трудностями мы встречались. Оказалось, что активные соединения делятся на две группы: представители одной из ни — это сильно летучие вещества. Эти-то неустойчивые вещества сыграли с нами не одну злую шутку.

Одновременно с нами доктор Батлер на опытной пасеке, в Ротемстеде (Англия), проводил исследования на весьма близкую тему: обычно, пока матка находится в семье, рабочие пчелы не пытаются выводить новых маток (это случается, как мы далее увидим, лишь в особых обстоятельствах); это означает, что они не сооружают вокруг некоторых молодых личинок больших округлых ячеек, называемых мисочками и служащих основой маточника. Но стоит убрать из улья матку, и рабочие пчелы почти сразу начинают строить мисочки. И вот Батлер заметил, что вытяжки из тела матки производят на пчел то же действие; ему удалось выделить активное вещество. Оно носит благозвучное название транс-9-кетодецен-2-овой кислоты, понятное и близкое для каждого; химика! Окрыленный этим блестящим успехом — и его можно понять — Батлер объявил, что им открыт гормон пчелиной матки, который, подобно магической палочке, управляет всей деятельностью пчелиной семьи.

У себя в Бюре мы читали сообщения Батлера; его открытие радовало нас, но мы никак не могли отделаться от ощущения, что автор слишком торопится. «Гормон пчелиной матки..!». Может быть, все жене гормон, а гормоны?

Попробуем, разобраться в этом вопросе. Действительно, в присутствии матки у рабочих пчел возникает целый ряд реакций (причем нам известны лишь немногие из них); матка притягивает пчел к себе, словно магнит, тормозит их способность строить маточники, препятствует развитию у них яичников, усиленно побуждает их к строительству восковых сотов с ячейками для рабочих пчел и трутней. Батлер, как мы считали, исследовал только вторую реакцию; нас же не меньше интересовали все остальные. В этом и заключалась сложность задачи.

Возьмем первую реакцию. Маточное вещество, выделенное Батлером, или транс-9-кетодецен-2-овая кислота, не обладает свойством привлекать пчел. Подобный эффект возможен лишь тогда, когда транс-9-кетодецен-2-овую кислоту соединяют с более летучими соединениями, также извлеченными из тела матки и также неактивными сами по себе… Итак, смесь двух неактивных порознь веществ дает активный продукт. Все это может вызвать удивление у неспециалиста. Известно, однако, много подобных примеров. Уверен, что вы, как и я, большие любители кофе, конечно, при условии, что это хороший кофе. Я имею, разумеется, в виду не те суррогаты, которые оскорбляют обоняние и вкус. Я называю «кофе» только те искусно составленные смеси должным образом поджаренных зерен, чей аромат пробуждает утомленный мозг для поэзии, науки, изящных искусств. Кто подсчитает, сколько химиков пытались воспроизвести этот аромат. Он рождается из соединения полусотни точнейшим образом дозированных веществ, причем каждое из них, взятое в отдельности, совсем или почти совсем не имеет запаха кофе. Ошибка в дозировке той или иной из составных частей портит всю смесь — она уже не привлекает, а отталкивает любителя.