Расширенное познание паука: паутина как продолжение разума

Миллионы лет назад паучок сидел на страже паутины и ждал, когда в ней запутается очередная жертва, после чего подходил и оприходовал. Но однажды по какой-то причине он изменил тактику. Сегодня его потомки, пауки-тенетники, строят горизонтальные сети-платформы, с которых ловят добычу на «удочку»: спускают липкую нить к земле и когда незадачливая букашка заденет ее и прилипнет, подтягивает к себе и заживо обматывает про запас.

Десять лет назад биолог Хилтон Жапьяссу из Университета штата Баия (Бразилия) насобирал по всей Бразилии представителей 12 видов пауков-кругопрядов, которые придерживаются традиционной тактики ловли добычи, и попытался заставить их пойти по тому же пути перемен. Он подождал, пока они сплетут свою обычную сеть, затем порезал ее так, что лоскут опустился к земле, где бродили букашки. Когда одна из них, беспечная, забредала в лоскут, не все кругопряды могли ее подтянуть наверх, как это делают тенетники. Но некоторые смогли и даже принялись обматывать ее передними лапками.

Жапьяссу призадумался. Как паук понимает, что нужно делать, если ни разу не сталкивался с проблемой? Где находится нужная информация? В голове? А может… в паутине? Недавно в журнале Animal Cognition вышла его статья, написанная совместно с эволюционным биологом Кевином Лаландом из Сент-Эндрюсского университета (Шотландия). В ней авторы предполагают, что паутина – это не просто продолжение сенсорного аппарата паука, а надстройка его познания.

Паук расширяет свои познания. Иллюстрация: Sin Eater.

Теорию расширенного познания предложили философы Энди Кларк и Дэвид Чалмерс в 1998 году применительно к человеку. Список продуктов в магазине, узелки-памятки на пальце, блокноты и калькуляторы, смартфоны и интернет – все это мы используем как внешние инструменты мозговых процессов при решении задач и работе с памятью. Без них эти процессы происходили бы исключительно в мозге, однако мы часть функций отдаем на аутсорс во внешнюю среду. Таким образом, эти инструменты, согласно теории, можно рассматривать как продолжение нашего когнитивного аппарата.

Идея эта как пользуется радостной поддержкой, так и подвергается жесткой критике. Так что неудивительно, что и статья Жапьяссу с Лаландом, которая экспортирует теорию в мир членистоногих, вызвала споры в научной среде. Если далеко не все готовы согласиться с расширенным познанием даже у человека, то возможно ли вообще заикаться о других животных?

Кто-то укажет на осьминога – воплощение децентрализованного разума: две трети его нейронов работают в конечностях, которые украшены сотнями присосок и могут сгибаться в любом месте в зависимости от обстоятельств. Центральное управление для такого существа было бы сущим биоинформационным кошмаром. Но его у него нет: мозгу осьминога не нужно следить за каждым щупальцем – щупальца сами себе хозяева. (Подробнее об этом читайте в нашем мартовском переводном материале.)

Сенсорные системы многих животных настроены на внешние стимулы, играющие в их жизни особую роль. Пчелы, например, своим ультрафиолетовым зрением распознают цветочки, у которых в процессе эволюции развились ультрафиолетовые метки. Так гораздо проще, чем облетать все цветы, а затем делать выводы на будущее.

У сверчков органы слуха располагаются в коленях передних лапок и не связаны с нервной системой как таковой. Такие «уши» соединены друг с другом трахейной трубкой. Звуковые волны попадают в оба «уха» и проходят по ней, интерферируя друг с другом в каждом. Какое из них окажется ближе к источнику звука – там звук сильнее вибрирует. Так самочка, например, определяет, где трещит самец и куда ей скакать. Часть функции обработки информации, таким образом, вынесена из мозга. Когда обработка завершена, ее результат передается в мозг, который уже поворачивает ноги в нужном направлении.

Этот сверчок не смог услышать своими коленями приближение паука-скакуна. Фото: Ernie Cooper.

Предположительно, расширенное познание – это эволюционный ответ на несоразмерные мозгу задачи. Согласно закономерности, впервые подмеченной швейцарским анатомом и естествоиспытателем Альбрехтом фон Галлером в 1762 году, у мелких созданий мозг почти всегда пропорционально более увесистый, а значит, он требует дополнительных расходов энергии по сравнению с другими тканями. Закон Галлера работает как для млекопитающих, от китов до мышей, так и для саламандр, да и для муравьев, пчел и нематод тоже. И вот у таких крошек, чей маленький, но пропорционально большой мозг отнимает уйму энергии, вполне могли бы появиться расширенные когнитивные способности!

В 2007 году ученые из Смитсоновского института сравнили сети, которые плетут взрослые и юные пауки одних и тех же видов. Новорожденные паучки у некоторых видов могут быть в тысячу раз меньше взрослых – наверняка они испытывают давление закона Галлера, так что мы вправе ожидать от них много ошибок при выполнении сложных задач, например, при строительстве геометрически правильной паутины. Однако их сети так же точны, как и у взрослых. Как им это удается?

Возможно, часть информации обрабатывается в самой сети, предполагает Жапьяссу. Это можно проверить экспериментальным путем. Если паук и его сеть работают совместно как единая когнитивная система, то они должны быть способны влиять друг на друга. Изменения в когнитивном состоянии паука скажутся на паутине, а изменения в паутине отразятся на пауке.

Вот наш паук сидит в центре паутины, ждет добычу. Многие пауки – строители сетей практически слепы и взаимодействуют с миром почти исключительно через вибрации. Чем сильнее натянуты нити паутины, тем лучше чувствуются вибрации, приходящие из той или иной ее области. Исследование 2010 года показало, что если насекомые садились на области с более сильным натяжением нитей, то паук-кругопряд Cyclosa octotuberculata чаще замечал добычу и ловил ее. Точно так же повышалась скорость реакции паука, когда экспериментатор натягивал нити вручную. И наоборот: если дать кругопряду Octonoba sybotides проголодаться, то есть изменить его внутреннее состояние, он будет натягивать радиальные нити так, чтобы настроить их даже на сущую мелюзгу. «Паук натягивает нити, чтобы фильтровать информацию, идущую в мозг, – объясняет Жапьяссу. – Это почти то же самое, что фильтровать непосредственно в мозге».

Другой пример взаимовлияния паука и паутины можно увидеть в процессе ее строительства. Паутина может казаться изысканно-сложной, но на деле алгоритм постройки основан на небольшом числе эмпирических правил, которыми паук руководствуется в каждом перекрестье сети. Если вырезать из паутины кусочек во время ее возведения, паук латает ее иначе, чем было, – словно уже построенные участки служат фрагментами внешней памяти, откуда извлекаются данные, необходимые для построения равномерной сети, говорит Жапьяссу. Нарушения в уже готовой паутине тоже могут влиять на то, какие сети паук станет строить в будущем: если какой-то участок ловит больше добычи, паук может расширить его в следующем проекте. И наоборот, сеть зависит от состояния паука: с 1940-х годов пауков пичкали кофеином, амфетаминами, ЛСД и другими психоактивными веществами, и всякий раз убеждались, что их паутины оказываются недоработанными.

Когда у паука расширенное сознание.

Даже скептики соглашаются, что такое взаимовлияние – плодородная почва для изучения когнитивных способностей пауков. Однако можно ли говорить о расширенном познании? Жапьяссу под «познанием» понимает получение, манипуляцию и хранение информации – паутине это вроде бы под силу. Но оппоненты подчеркивают, что познание – это еще и интерпретация данных, превращение их в некое абстрактное представление об окружающем мире. Паутина сама его не сформирует – это прерогатива мозга.

Кроме того, авторы недооценивают умственных способностей пауков, считают арахнологи Фиона Кросс и Роберт Джексон из Университета Кентерберри (Новая Зеландия). Их подопечные – пауки-скакуны, они не плетут своих сетей, но используют чужие – трясут их, чтобы выманить хозяев и вероломно напасть. Скакуны умеют планировать свои передвижения и даже распознают количество добычи – одна, две или много. «Как животное с такой маленькой нервной системой способно на такое – вот вопрос, который не дает нам уснуть по ночам, – говорят ученые. – Но вместо того чтобы удивляться такому примечательному использованию репрезентации, Жапьяссу и Лаланд ищут объяснение, которое не учитывает репрезентацию в уравнении. Иными словами, выглядит так, будто они не учитывают само познание».

Неясен вопрос и о том, насколько широко расширенное познание встречается в природе. Можно ли в качестве его примеров рассматривать птичьи гнезда, кротовые норы, бобровые плотины, муравейники с термитниками? Сторонники гипотезы утверждают, что если животные создают эти искусственные объекты, то естественный отбор модифицирует их и самих животных в петле взаимного влияния. Например, бобровая плотина меняет среду обитания, от которой, в свою очередь, зависит, какие бобры будут выживать и дальше строить плотины. По мнению Жапьяссу, если животные-строители часть своих задач делегируют своим постройкам, то их можно рассматривать в качестве кандидатов на расширенное познание.

С другой стороны, у нас есть более традиционная теория расширенного фенотипа, и все гнезда, норы и паутины аккуратно в нее вписываются. Термин «расширенный фенотип», введенный в оборот Ричардом Докинзом, относится к генетической информации, которая получает воплощение за пределами организма-носителя. Птичье гнездо, например, «зашифровано» в птичьем геноме и является реализацией птичьих генов во внешнем мире. Естественный отбор может через гены птицы влиять на структуру гнезда – в конце концов, разные птицы строят разные гнезда. То же самое можно сказать о паутине. Это инструмент, который упрощает обработку информации, и в этом смысле может считаться скорее продолжением тела и сенсорной системы паука, а не его познания и разума.


Текст: Виктор Ковылин. По материалам: Quanta Magazine
Научная статья: Animal Cognition (Japyassú & Laland, 2017)

Все права на данный текст принадлежат нашему журналу. Если вы хотите поделиться с друзьями и подписчиками, можно использовать фрагмент и поставить активную ссылку на эту статью – мы будем рады. С уважением, Батрахоспермум.

Вас также могут заинтересовать статьи:
Впервые найден паук, похожий на висящий лист
Одинокие раки пьянеют медленней
Осьмимозг пропитан нервностью


Комментарии:

Высказать свое мудрое мнение