29 марта 2024, пятница, 17:18
TelegramVK.comTwitterYouTubeЯндекс.ДзенОдноклассники

НОВОСТИ

СТАТЬИ

PRO SCIENCE

МЕДЛЕННОЕ ЧТЕНИЕ

ЛЕКЦИИ

АВТОРЫ

Варвара Веденина

Как распознать звуки любви

"Изучая поведение саранчовых, я стала более широко интересоваться темой полового отбора и коммуникации"
"Изучая поведение саранчовых, я стала более широко интересоваться темой полового отбора и коммуникации"
Из архива героини интервью

Накануне лекции 27 марта 2014 года «Половой отбор: теория против практики» мы поговорили с кандидатом биологических наук, и.о. заведующей Лабораторией обработки сенсорной информации ИППИ РАН Варварой Ведениной. Беседовала Наталия Демина.

В преддверии вашей лекции хотелось бы узнать, как вы занялись этой темой? Что было первично: интерес к насекомым или коммуникации животных, к половому отбору?

Вначале я увлеклась именно прямокрылыми насекомыми. Летом перед последним, 10-ым классом школы, я поехала в экспедицию в Приокско-Терассный заповедник с сотрудниками Института проблем экологии и эволюции им. Северцова, и вот там я, наверное, заразилась этой работой и мне полюбились эти объекты. И тогда даже речь не шла ни о каком коммуникационном поведении, а просто возник интерес к изучению этих насекомых.

Прямокрылые – это кто?

Это и кузнечики, и саранчовые, и сверчки. Но сверчков, как правило, днем в поле в наших краях в средней полосе России не встретишь, потому что они ведут другой образ жизни, они – сумеречные, и днем в жару прячутся. А кузнечики и саранчовые, – те стрекочут, сидя где-то на лугу. С Ириной Григорьевной Крицкой, которую я могу назвать своим первым учителем, мы подсчитывали их численность, а я была поражена обилием видов и тем, насколько эти виды разные.

Затем я начала учиться на биологическом факультете МГУ, поступила на кафедру энтомологии, опять же, потому что когда-то съездила в эту экспедицию. Я делала курсовую под руководством Рустема Девлетовича Жантиева, который потом стал заведующим кафедры. А тогда он руководил лабораторией акустики насекомых, и его сотрудники изучали как акустическое поведение, так и слух на самых разных видах насекомых. Меня интересовало акустическое поведение саранчовых и как они распознают свои сигналы, ни о какой эволюции я тогда еще не думала.

Кобылка - насекомое из семейства саранчовых

А потом я оказалась в этой лаборатории Института проблем передачи информации, в которой я до сих пор работаю, и тогда мне пришлось несколько сменить тематику, т.к. лаборатория специализировалась на физиологических исследованиях сенсорных систем. Я стала заниматься физиологией, электрофизиологией, изучала реакции нейронов с помощью микроэлектродной техники. Правда, на сверчках. Интерес к прямокрылым оставался, они такой нитью проходили через всю мою жизнь. Мы изучали свойства нейронов, которые получают сигналы от механорецепторов на церках сверчков. Церки – это такие выросты на конце брюшка. Когда мы пытаемся поймать таракана рукой, он убегает благодаря тому, что волоски на церках чувствуют движение воздуха и запускают реакцию убегания.

Как возник интерес к биологии? Еще до поездки в летнюю школу?

У меня мама микробиолог. Сама я, правда, не стремилась к лабораторной работе, меня привлекала работа в поле. Пожалуй, большое влияние на меня оказала книга Фабра, французского натуралиста, который провел почти всю свою жизнь, наблюдая за насекомыми на пустыре перед своим домом. В его книге «Жизнь насекомых. Рассказы энтомолога» – замечательные рисунки. Я сама рисовала еще в детстве и в юности, и училась в художественной школе.

О его книге я много слышала, но не читала.

Он в основном наблюдал за межвидовыми взаимоотношениями, например, роющих ос и их жертв. Роющие осы – это те, которые ловят либо гусениц, либо кузнечиков, парализуют их, затаскивают к себе в норку для того, чтобы отложить потом на них яйца, обеспечивая своих будущих детей едой. Видимо, меня очень пленил сам стиль написания книги.

Последние два школьных года я училась в биологическом классе, и это, конечно, здорово, что у нас сохраняется пока такая ранняя специализация. Надо сказать, что у меня старший сын тоже пошел по моим стопам, он тоже учился в биоклассе, только в другой школе. Это замечательно. Хорошо, когда можно рано знакомить школьников с наукой.

Как вы думаете, растет ли сейчас поколение, интересующееся наукой? Молодых людей с горящими глазами не стало меньше?  

Я думаю, что их примерно столько же. Но тут, правда, надо различать крупные города, ту же Москву, где очень много возможностей довольно рано получать специализированное образование. В провинции, конечно, как было, так и осталось, в основном всё строится на  самообразовании. Другое дело, что сейчас гораздо меньше тех, кто после окончания биологического факультета идут в науку. Но это объяснимо, в западных странах такая же тенденция. Не могут же все идти в науку.

А вы почему занялись наукой? Почему вам это интересно?

Видимо, было достаточно любопытства, которое надо было удовлетворять. Учеба на биофаке дала довольно большой толчок к тому, чтобы я продолжила заниматься наукой. Еще мне очень повезло, что я попала в эту лабораторию, где у меня была совершенно замечательная руководительница моей кандидатской диссертации, Галина Ивановна Рожкова. И это были девяностые годы, которые, с одной стороны, были довольно трудны, а, с другой стороны, у нас стали завязываться международные связи, которых раньше не было. И благодаря этому пошел очень активный взаимообмен идеями и людьми. Я стала ездить и работать в зарубежных лабораториях, и поэтому осталась в науке.

Где удалось побывать?

В основном, работала в Германии, причем в разных городах, в разных лабораториях. Потом еще в Канаде. Ездила в экспедиции и на конференции в другие страны, но больше всего времени провела в Германии.

Где система науки вам показалась наиболее удобной: в России, в Канаде, в Германии?

Скажу так: в науке нигде работать нелегко. И относительно зарплат, и относительно не очень ясного будущего. Но когда я в первый раз приехала работать в Германии, в Ульм, то была совершенно поражена. Там мне, конечно, нравилось работать больше всего. Потому что, во-первых, была очень хорошая аппаратура, во-вторых, шел очень активный, кипучий научный процесс с постоянными семинарами, с постоянным обсуждением результатов, с постоянными приездами иностранных гостей или специалистов из других лабораторий. Очень напряженная и интересная жизнь. Понятно, что был особенно резкий контраст с тем, что было у нас в девяностые годы, потому что у нас-то вообще не платили, люди были вынуждены искать какую-то дополнительную работу или совсем уходить. Хотя надо заметить, что до этого, в Советском Союзе, наша наука тоже не очень развивалась – в силу существования железного занавеса. Результаты исследований советских ученых публиковались в основном на русском языке, и их мало кто читал в мире.

Сейчас я продолжаю с удовольствием обмениваться научным опытом, и надеюсь, что международное сотрудничество продолжится. Потому что, в принципе, наука должна быть интернациональной, для науки не должно быть границ, тогда она будет развиваться. Всем, кто идет в науку, нужно знание английского языка, потому что он был выбран международным языком.

А нужно ли энтомологам знать латынь?

Это полезно, особенно систематикам, но без нее обойтись можно.

Давайте вернемся к теме ваших исследований. Вы стали работать в ИППИ, как дальше развивалась область ваших интересов?

После того, как я защитила кандидатскую диссертацию по электрофизиологии, я захотела вернуться к акустике, к акустическому поведению животных, и стала уже серьезно заниматься саранчовыми. На меня оказали большое влияние несколько человек, причем все они иностранные ученые, особенно один, я считаю его своим учителем, Отто фон Хельверсен. Он был профессором в г. Эрланген, это около Нюрнберга, к сожалению, он в 65 лет трагически закончил свою жизнь, по ошибке врачей в результате неудачно сделанной операции.

Когда я работала в Эрлангене, мы очень много говорили с ним как раз о проблемах видообразования, об эволюционных аспектах коммуникационных сигналов. И именно тогда я стала интересоваться проблемами видообразования и эволюции. Поскольку я записывала очень сложные акустические сигналы саранчовых, то неминуемо должен был возникнуть вопрос, а зачем им такие сложные сигналы?

Вы записывали прямо на магнитофон?

В поле – на магнитофон. Вначале, когда-то давно я даже записывала звуки на катушечный магнитофон, я даже и такое застала. А потом на кассетник. Потом появились минидисковые рекордеры, которые сразу цифруют сигнал. Лучше всего, конечно, получаются записи в лаборатории с помощью специальных аналого-цифровых преобразователей, с помощью хороших микрофонов, - в этом случае запись идет сразу на компьютер.

Это похоже на работу звукооператора?

В общем, да. Кроме того, я стала и видеозаписи делать. Я, собственно, собираюсь показать видеозаписи на своей лекции, потому что при ухаживании саранчовые, в частности,  не только поют песни, но еще и танцуют, и делают разнообразные движения разными частями тела. Поэтому мы и стали записывать их поведение на видео. Изучая поведение саранчовых, я стала более широко интересоваться темой полового отбора и коммуникации. И стала смотреть и на другие объекты. Так, у нас сейчас идет еще проект по дрозофилам, совместно с сотрудниками Института биологии развития. У дрозофил очень сложный ритуал ухаживания, включающий обмен самыми разными сигналами – химическими, акустическими, зрительными. Близкородственные виды дрозофил различаются и по этим сигналам, и по самому ритуалу ухаживания.

Иной раз эволюция выкидывает такие фортели, что просто диву даешься. У кого-то длинные конечности, у кого-то пестрые крылья. Кто-то показывает неожиданные поведенческие реакции. Как выясняется, эволюция таких признаков может происходить очень быстро. Все это очень интересно.

А кто более активен в брачном ухаживании: самки или самцы? Или это зависит от вида?

При ухаживании самцы, конечно,  активнее, поскольку у насекомых самцы конкурируют за самок. Самцов, желающих добиться самки, больше, чем наоборот. Поэтому самцы и дерутся за самок, развивают какие-то особые морфологические признаки, ведут себя очень демонстративно, интересно, чтобы привлечь внимание противоположного пола.

Каких еще животных вы изучали?

Сверчков. У нас в лаборатории живут сверчки. Мы с Львом Сергеевичем Шестаковым ставили эксперименты, изучали, какие параметры сигналов ухаживания со стороны самцов важны для самки. Для этого мы проигрывали эти сигналы самке, сажая рядышком самца, у которого было отрезано одно крылышко. Он ухаживал за самкой, но беззвучно, а сигнал проигрывали другой, в котором меняли тот или иной параметр. И смотрели, что самке нравится. Так мы ее обманывали, ставя над ней эксперименты.

Удалось ли расшифровать язык любви сверчков?

Частично, да. Например, можно говорить о том, что у этого сигнала ухаживания есть возможность эволюционировать дальше, судя по тому, что нравится самкам, а что не нравится. Понятно, что очень редко можно проследить эволюцию на коротком отрезке, но этот момент можно предсказать.

Что оказалось более привлекательным для самки сверчка: естественный звук или смоделированный?

К нашему большому удивлению, мы подобрали звук, который ей больше нравится, чем естественный.

Как вы анализируете звуки? Нужно ли здесь музыкальное образование? Чем один сигнал ухаживания отличается от другого?

Как правило, мы записываем звуки и изучаем осциллограммы, измеряем частотные и  амплитудно-временные параметры с помощью разных компьютерных программ. Создаем  звуковые модели с помощью тех же программ. Для этого музыкального образования не нужно. У меня его, например, нет. Но это не мешает мне различать песни саранчовых в поле на слух.

Вы начинаете проникать в ранее неведомый язык насекомых… Изучается ли вы дельфинов?

Нет. В Институте проблем экологии и эволюции им. Северцова есть лаборатория, где как раз исследуют акустические сигналы морских млекопитающих.

Когда вы смотрите на людей, на взаимоотношения полов, у вас бывает ощущение: «о, это как у сверчка», «о, это как у кузнечика»? Есть что-то общее, что роднит нас с насекомыми?

Ну, вообще, если говорить о сигналах и поведении при ухаживании, то, конечно, общее можно найти.

А что именно? Какие советы нам могут дать сверчки и другие прямокрылые?

Порой поражает, с какой настойчивостью и терпением самец ухаживает за самкой. Хотя и у насекомых есть совершенно разные стратегии поведения, существуют даже обманщики. Например, самец сверчка сидит в норке и поет, призывает самку. А самка должна к нему прийти на сигнал, и когда она оказывается рядом, он начинает петь другой тип песенки. Но оказывается, что за их поведением внимательно наблюдают, и некоторые самцы выработали другую стратегию. Они находятся рядом с поющим самцом, но молчат и ждут прихода самки. И пока один самец поет песни, другой быстренько, хвать, и спаривается с самкой.

На самом-то деле, тут есть гипотеза, почему так произошло, и почему в процессе эволюции появились такие особи. Дело в том, что песенка при ухаживании – довольно дорогостоящее развлечение. Петь песенку – значит, привлекать не только особей противоположного пола, но и потенциальных хищников и паразитов. Есть такие паразитические мухи, которые приходят на песенку и производят на свет личинку, помещая ее или прямо на сверчка, или рядом с ним. Личинка вбуравливается в хозяина и питается внутри него, и рано или поздно самец погибает. Но надо заметить, что в сверчковой популяции всегда сохраняется более или менее постоянное соотношение поющих самцов и молчунов, и понятно, почему. Ведь если бы совсем исчезли поющие особи, то как бы самки сверчков находили бы самцов?

Что вы скажете по поводу тезиса, что только люди получают удовольствие от секса? Как вы думаете, насекомые чувствуют это удовольствие или нет?

Я думаю, что чувствуют. У них тоже есть специфические гормоны, которые побуждают к спариванию. Я думаю, что, конечно, природа организовала всё так, что и они получают удовольствие от этого процесса – иначе и борьбы за него не было бы.

Для насекомых это тоже важно?

Конечно, важно. Это также можно сравнить с чувством голода и насыщения, когда определенные рецепторы подают сигналы в центральную нервную систему, и появляются ощущения либо приятные, либо неприятные. Конечно, насекомые получают определенное удовольствие как от насыщения пищей, так и от полового процесса, но это, наверняка, иначе, чем у нас.

Пауки не входят в область ваших исследований?

Нет, но пауки также очень активно используют коммуникацию при встрече полов. Они, правда, не поют, но используют вибрационную коммуникацию. Звук передается не по воздуху, а по субстрату. Вибрационная коммуникация очень активно используется в мире насекомых. Лев Шестаков из нашей лаборатории работает, к примеру, на клопах, которые тоже вибрируют, используя вибрационную коммуникацию.

Получается, что коммуникация животных идет через звук, через вибрацию…

Есть еще химическая, зрительная, тактильная коммуникация…

Лев Шестаков: И еще электрическая. Например, рыбы могут общаться через два аквариума с помощью слабоэлектрических сигналов. Был проведен эксперимент, между двумя аквариумами клали мокрую тряпку, которая их соединяла, и рыбы общались.  

Варвара Веденина: Проблемы зрения и зрительной коммуникации всегда исследовались в нашей лаборатории. Когда лаборатория создавалась в 60-х годах прошлого века, еще тогда возникла идея исследования механизмов зрения у разных животных на разных уровнях: от уровня сетчатки и центральных отделов до запуска поведенческих программ и психофизики. Психофизика позволяет исследования очень многих процессов на человеке. В том случае, когда нельзя воткнуть электрод, можно спросить у испытуемого: «что видишь?», «что не видишь?».

Не занимались ли вы исследованием полового отбора у человека?

Этим часто занимаются антропологи. В нашей лаборатории сравнительно недавно начались исследования по распознаванию индивидуального запаха у животных. И в частности, изучалось, как люди распознают индивидуальный запах. Это довольно известная вещь, об этом были публикации, когда девушкам давали нюхать футболки мужчин. По тому, что им нравилось и что не нравилось, определяли степень гормонального сходства, и оказалось, что девушки предпочитали не родственников и  не очень сильно отличающихся от них мужчин. Фактически, таким образом определялось, по каким параметрам ищется новый партнер. Но сейчас наши сотрудники в основном работают на животных.

Молекулярная филогения входит в область ваших научных интересов. Что это такое?

На основании какого-нибудь молекулярного маркера, который исследуется у разных представителей группы животных, можно построить родословную по степени сходства нуклеотидной последовательности у какого-то участка гена. Существует определенный набор таких молекулярных маркеров, участков генов, который активно используется для сравнительных филогенетических исследований. На саранчовых мне было интересно сравнить молекулярную реконструкцию, которая, фактически, отражает, кто от кого произошел и когда, с акустикой, и предположить, как шла эволюция акустических сигналов, когда какие сигналы появились.

Можно ли человека считать вершиной акустической эволюции? Можем ли мы хвастаться своими глазами, ушами, носом?

Носом нам хвастаться нет оснований. У нас с носом дела обстоят далеко не блестяще, по сравнению с некоторыми животными. И я бы сказала, со слухом тоже. Есть животные, которые слышат в гораздо более широких диапазонах частот, в ультразвуковой области, там, где мы уже ничего не слышим, а они слышат. Что касается зрения, опять же, несмотря на то, что оно у нас очень хорошо развито, в животном мире можно найти животных, у которых и острота зрения выше, и зрительных пигментов в фоторецепторах гораздо больше.

Они видят больше цветов?

Предполагается, что да.

Половой обор – один из главных механизмов эволюции живого? Или есть несколько механизмов?

Я считаю, что это, конечно, важнейший механизм. Он не единственный, конечно же. Поскольку я этим занимаюсь, то волей-неволей выискиваю примеры полового отбора в литературе, которых всё больше и больше находится, и все больше и больше исследуют. Хочу подчеркнуть, что путем полового отбора эволюция может идти очень быстро, а таких механизмов, которые способствовали быстрой эволюции, как раз не так много.

Какие еще есть, кроме полового отбора?

С точки зрения биологической концепции вида, видообразование – это установление разных изолирующих барьеров. Мы теперь знаем много примеров, когда виды ничем не различаются, кроме разве что коммуникационных сигналов и каких-то особенностей брачного поведения. Если эти два вида поставить в искусственные условия, например, поместить вместе в лаборатории в отсутствии выбора, то они спарятся  и оставят после себя вполне жизнеспособное и даже плодовитое потомство. Как правило, это так называемые молодые виды, у которых не возникло пока других изолирующих барьеров.

Есть еще пост-копуляционные презиготические изолирующие механизмы, которые работают уже после того, как животные спарятся, но до оплодотворения – до образования зиготы. Как выясняется, на уровне оплодотворения яйцеклетки сперматозоидом, эти барьеры могут развиваться очень быстро, потому что  рецепторы, находящиеся на поверхности яйца и сперматозоида, распознавание которых необходимо для оплодотворения, могут очень быстро эволюционировать. Этот механизм видообразования может быть очень быстрым. Хотя это тоже в каком-то смысле половой отбор.

С другой стороны, если мы возьмем какие-то экологические механизмы, то при изменении климата, антропогенном влиянии человека, экологический фактор иногда может быть очень важным и решающим, и в этом случае, тоже может способствовать довольно быстрому процессу видообразования.

Есть ли хорошая научно-популярная литература о половом отборе?

Я бы сказала – почти нет. К сожалению, почти нет и научной русскоязычной литературы, посвященной половому отбору. Тогда как англоязычной литературы, и научной, и научно-популярной, очень много. Сейчас, конечно, переводятся книги, многие были переведены за последние годы при поддержке фонда «Династия».

Вы не хотите сами написать?

Пока сейчас немножко не до того (смеется).

Что бы вы порекомендовали почитать на эту тему?

Я могу порекомендовать книгу «Каждой твари – по паре». По-английски это звучит «Dr. Tatiana's Sex Advice to All Creation: The Definitive Guide to the Evolutionary Biology of Sex». Эта книжка сравнительно недавно переведена на русский, и я думаю, ее можно найти. Там в очень шутливом тоне рассказаны довольно серьезные вещи, и более того, там привлечены результаты сравнительно недавних исследований. Ее автор – Оливия Джадсон (Olivia Judson). В книге в шутливой форме разные животные пишут доктору Татьяне о своих половых проблемах и спрашивают совета, а она рассказывает, что мол «это не так страшно, и у других животных еще и не так бывает». И все письма строятся на реальных исследованиях. Понятно, что в книге затронута лишь малая часть вопросов по половому отбору, но она позволяет понять, чем занимаются ученые.   

Спасибо за интервью!


ПОДГОТОВКА ИНТЕРВЬЮ: Наталия Демина

Редакция

Электронная почта: polit@polit.ru
VK.com Twitter Telegram YouTube Яндекс.Дзен Одноклассники
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003 года. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2024.