«Не один дома: Естественная история нашего жилища от бактерий до многоножек, тараканов и пауков»

Мы много времени проводим дома (и не только в 2020), а по соседству с нами живет множество разнообразных организмов: позвоночные, членистоногие, грибы, растения и бактерии. Некоторые из них могут представлять опасность, другие необходимы для комфортной жизни. В книге «Не один дома: Естественная история нашего жилища от бактерий до многоножек, тараканов и пауков» (издательство «Альпина нон-фикшн»), переведенной на русский язык Максимом Винарским, биолог, профессор Университета штата Северная Каролина Роб Данн проводит «инвентаризацию» форм жизни в человеческих жилищах и в непосредственной близости от них. N + 1 предлагает своим читателям ознакомиться с отрывком, в котором рассказывается, почему борьба с тараканами нередко лишь закаляет их и делает еще более жизнестойкими.

Хлордан, первый инсектицид для борьбы с домашними тараканами, был применен в 1948 г. Этот чудодейственный препарат был настолько токсичен, что считался безотказным. И все же уже в 1951 г. в городе Корпус Кристи в штате Техас объявились тараканы, устойчивые к хлордану. Оказалось, что эти насекомые в 100 раз устойчивее к пестициду, чем их лабораторные собратья. К 1966 г. некоторые прусаки выработали невосприимчивость к малатиону, диазинону и фентиону. Еще несколько лет спустя обнаружились тараканы, устойчивые к ДДТ. Едва появлялся новый инсектицид, как в течение нескольких лет, а иногда и месяцев, некоторые популяции прусаков приобретали невосприимчивость к нему. Иногда устойчивость к старому препарату лишь усиливала резистентность к новому. В таких случаях битва была проиграна, не успев начаться. Однажды возникнув, устойчивые линии прусаков начинали распространяться и плодиться, несмотря на пестициды.

На каждое новое смертоносное изобретение химической промышленности тараканы давали зеркальный — и очень эффективный — ответ. Возникали новые линии насекомых, которые не только ухитрялись успешно избегать действия ядов, но даже как будто бы извлекали из них пользу. Но эти эволюционные ответы ничто в сравнении с тем, что не так давно было открыто совсем рядом со мной, в соседнем здании нашего университетского кампуса. История этого открытия началась более 20 лет назад, на другом конце страны, в Калифорнии, и в ней участвовали два главных героя — энтомолог Жюль Сильверман и семейка прусаков, получившая условное обозначение «Т 164».

Жюль изучал тараканов по долгу службы. Он работал в техническом центре компании Clorox в калифорнийском городке Плезантон. Эта компания ничем не отличалась от других наукоемких производств, только с ее конвейера сходили не шоколадки, а разнообразные приспособления и химикаты для уничтожения животных. Жюль специализировался на борьбе с тараканами, в первую очередь тараканами-прусаками. Прусаки представляют собой всего лишь один из синантропных видов тараканов. Как выразился один эксперт по тараканам, с которым я как-то встретился на научной конференции, «вы собрали своих американских тараканов, а еще восточных тараканов, японских тараканов, дымчато-бурых тараканов, коричневых тараканов, австралийских тараканов, мебельных тараканов, ну и еще несколько других видов». Однако большинство из этих тысяч тараканьих видов, обитающих на Земле, в домах не водятся, да и в принципе не могли бы там выжить. Лишь какая-нибудь «грязная дюжина» видов, как оказалось, имеет необходимые преадаптации, чтобы проникнуть в человеческие жилища и благополучно там устроиться. К примеру, некоторые из них способны к партеногенетическому размножению. Это значит, что самки способны давать потомство без всякого участия самца. Любой из синантропных тараканов имеет определенные приспособления для существования в закрытых помещениях, но таракан-прусак наделен ими в наибольшем количестве.

Оказавшийся на природе прусак практически обречен. Его или быстро съедят, или он погибнет от голода. Если ему удастся оставить потомство, оно будет слабым, болезненным и ни на что не годным. Вот почему нигде в мире вы не встретите «диких» популяций этого вида. Только у нас под боком прусак становится сильным и плодовитым, за что мы его так не любим. Таракан предпочитает те же условия, что и мы: чтобы в доме было тепло, не очень сухо, но и не слишком влажно. Он любит ту же пищу, что и мы. Как и мы, тараканы могут даже страдать от одиночества. Впрочем, при всей нашей нелюбви к прусакам, особенно бояться их причин нет. Конечно, тараканы могут разносить патогенные микробы, но не больше, чем ваши дети или соседи. До сих пор документально не подтвержден ни один случай, когда болезнь была бы вызвана микробами, распространяемыми тараканами, тогда как каждую минуту кто-то из нас заболевает, заразившись от другого человека. Самая серьезная проблема, связанная с прусаками, состоит в том, что, скапливаясь в больших количествах, они становятся источником аллергенов. В ответ на эту реальную и другие воображаемые неприятности мы тратим огромные средства на уничтожение тараканов.

Трудно сказать, когда именно началась великая война человека с тараканами. Их остатки очень плохо сохраняются и их редко находят при археологических раскопках (по крайней мере, по сравнению с жуками). Кроме того, основные усилия исследователей направлены на поиск способов борьбы с тараканами, а не на изучение их образа жизни. Ближайшими родичами прусаков являются два вида ориентальных тараканов, которые почти не встречаются в жилых помещениях. Эти насекомые хорошо летают, питаются листьями из лесной подстилки, и в некоторых местностях ученые и фермеры считают их полезными для сельского хозяйства. Изначально прусаки, вероятно, походили на диких тараканов, но потом приспособились к существованию рядом с человеком. В результате они утратили способность летать, стали быстрее размножаться и образовывать более плотные скопления, что, наряду с другими адаптациями, позволило им успешнее существовать в условиях, предпочитаемых людьми. Затем они начали свое расселение.

Считается, что прусаки широко распространились по Европе в ходе Семилетней войны (1756–1763), когда по континенту перемещались большие массы людей, перевозя с собой личные вещи, в которых могли прятаться тараканы. Какая именно нация «ответственна» за перевозку тараканов, до конца неизвестно. Карл Линней, отец современной систематики, считал, что во всем виноваты немцы. Линней был шведом, а Швеция в Семилетней войне сражалась с Пруссией, поэтому Линней решил^*, что название «прусский таракан» вполне подходит для этого отталкивающего насекомого. К 1854 г. прусаки добрались до НьюЙорка. Сейчас они живут по всей земле, от Аляски до Антарктиды, сопровождают людей всех национальностей и разъезжают на наших судах, автомобилях и самолетах. Странно, что они до сих пор не проникли на орбитальные космические станции.

^*Линней опубликовал научное описание прусака (он же рыжий таракан) в 1767 г. Он дал ему название Blatta germanica. Интересно, что в странах Центральной Европы, в той же Германии, распространение тараканов приписывают передвижениям русских войск во время Семилетней войны. Соответственно, рыжих тараканов называют «русскими». Настоящая родина этого вида расположена в южной Азии. — Прим. науч. ред.

В тех местностях, где температура и влажность в человеческом жилье и транспортных средствах сильно зависит от времени года, прусаки сосуществуют в домах вместе с другими видами тараканов, некоторые из них (например, американский таракан), возможно, сопровождают человека еще с тех времен, когда мы жили в пещерах. Зато в домах, где есть центральное отопление и вентиляция воздуха, рыжие тараканы определенно доминируют, вытесняя всех остальных. Например, до недавнего времени прусак был сравнительно редок почти на всей территории Китая. Когда в северной, довольно прохладной, части этой страны стали использовать отапливаемые грузовики, тараканы смогли вместе с ними продвинуться на север. Напротив, на жарком юге Китая они распространились вместе с грузовыми автомобилями, снабженными кондиционерами воздуха. Как в Китае, так и по всему миру, по мере перехода все большего числа домов на центральное отопление и кондиционирование, прусаки становятся все более многочисленными и вездесущими.

Двадцать пять лет назад, когда Жюль Сильверман поступил на службу в Clorox, численность прусаков была на подъеме. Задача Жюля состояла в разработке новых химикатов для борьбы с ними. В то время лучшим средством против них на рынке были ядовитые приманки, с которыми вы, вероятно, знакомы. Это сладкое угощение для тараканов, в котором содержится инсектицид. Такой способ помогает травить тараканов, не разбрызгивая яд по всему дому. Теоретически приманка может быть сделана на основе любого углевода, привлекающего тараканов: фруктозы, глюкозы, сахарозы или мальтотриозы. На практике в Соединенных Штатах традиционно использовалась глюкоза, благодаря ее дешевизне и высокой привлекательности для насекомых. Американские тараканы привыкли ею питаться. До половины их рациона состоит из углеводов, и большая часть приходится на долю глюкозы. Мы тоже употребляем ее в огромных количествах, например в виде кукурузного сиропа. Мы обещаем ребенку десерт, чтобы накормить его обедом, соблазняя тем же веществом, что содержится в смертельной наживке для тараканов.

Довольно скоро после начала работы в Clorox Жюль понял, что в помещении, где его приятель, полевой энтомолог Дон Биман, расставлял сладкие ловушки для тараканов, происходит нечто странное. Это была квартира Т 164. В этой квартире тараканы не умирали, когда Дон оставлял там наживку. Раз за разом он увеличивал число приманок, но тараканы и не думали погибать. Когда ловушки с использовавшимся в то время ядом (гидраметилноном) ставили в лаборатории, тараканы из квартиры Т 164 гибли. Яд убивал их в лаборатории, но не в квартире. Дон сказал Жюлю, что это выглядит так, будто что-то отвращает тараканов от приманки. В лаборатории Жюль исследовал привлекательность отдельных веществ, содержащихся в приманке, для тараканов из колонии Т 164. Первое и самое очевидное объяснение заключалось в том, что прусаки избегают инсектицида, спрятанного в приманке. Однако поставленные Жюлем эксперименты показали, что дело не в пестициде. Не вызывали у насекомых отвращения и другие вещества в составе приманки, включая эмульгаторы, загустители и консерванты. Оставалось проверить только сахар в приманке — глюкозу, то есть сироп. Представлялось почти невероятным, чтобы прусаки стали избегать именно то, что они, как и большинство других видов животных, употребляли в пищу в течение многих миллионов лет. Но так и произошло на самом деле. Тараканы отказывались от глюкозы; они не просто ею пренебрегали, а избегали ее. Шарахались. При этом фруктоза сохраняла свою привлекательность для насекомых. Может статься, размышлял Жюль, эта конкретная популяция рыжих тараканов (которую так и назвали Т 164) вынесла уроки. Приобрела своего рода суперсилу. Одним словом, «фурия в аду ничто»^** в сравнении с умным прусаком (не говоря уже о миллиардах умных прусаков).

^**Отсылка к цитате из пьесы Конгрива «Невеста в трауре» (1697): «Фурия в аду ничто в сравнении с брошенной женщиной». — Прим. ред.

Жюлю удалось проверить гипотезу о том, что тараканы способны к обучению. Если она справедлива, то их детишки — бледные, ничем не защищенные и глупые — должны, как и их внуки и правнуки, идти на приманку из глюкозы. Едва появившись на свет, они еще не имеют возможности хоть чему-нибудь научиться. Жюль проверил новоиспеченных тараканов: они отказывались от глюкозной приманки. Они ничему не учились; у них было врожденное отвращение к глюкозе. Оставалось одно объяснение: неприятие глюкозы — наследственный признак, появившийся в процессе эволюции. Чтобы выяснить, как именно наследуется этот признак, Жюль провел несложный генетический эксперимент, скрещивая тараканов, не любящих глюкозу, с обычными особями, а полученное потомство потом скрещивалось с одной из «нормальных» родительских форм. Этот эксперимент показал, что ген (или гены), определяющие отвращение к глюкозе, являются неполно доминирующими.

Представьте ситуацию, когда семейство прусаков проникает в большой многоквартирный дом. Со временем немногие первопроходцы дают начало огромному тараканьему племени. Каждые шесть недель самка формирует оотеку, содержащую до 48 яиц. Такие темпы размножения (очень быстрые с человеческой точки зрения, но далеко не рекордные для насекомых) означают, что если самка в течение жизни успеет отложить яйца всего лишь дважды, то за год число ее потомков достигнет десяти тысяч. Когда дезинсектор раскладывает по всему дому ядовитые приманки и все тараканы гибнут, эволюция не происходит. Ни один отдельный генный аллель не имеет преимущества перед другими. История заканчивается и остается законченной до тех пор, пока прусаки снова не проникнут в этот дом и все не повторится сначала. Однако если какой-нибудь таракан сумеет пережить дезинсекцию и если эта живучесть обусловлена определенными генами или аллелями, которых не было у погибших особей, то борьба с помощью ядовитых приманок будет лишь благоприятствовать выжившим и их генотипам. По мнению Жюля, что-то подобное и произошло в квартире Т 164. Жившие в ней тараканы обзавелись геном (или целым набором генов), вызывавшим у них равнодушие к глюкозе, доходящее порой до отвращения к ней. Применение приманок на основе глюкозы повысило их шансы на выживание и в итоге сделало сами эти приманки бесполезными.

Затем Жюль протестировал на отвращение к глюкозе прусаков, собранных из разных уголков мира. Оказалось, что везде, где использовались глюкозные приманки, от Флориды до Южной Кореи, это приводило к появлению у прусаков отвращения к глюкозе. Как оказалось, повсюду они эволюционировали совершенно независимо. Жюль попытался воспроизвести этот процесс в лаборатории, чтобы вызвать эволюцию экспериментальным путем. Подопытным насекомым предлагались глюкозные приманки, содержавшие инсектицид. То, что наблюдал Жюль, вполне соответствовало происходившему в естественных условиях: через несколько поколений у тараканов выработалось избегание глюкозы. Жюль опубликовал несколько научных статей об этом. Он запатентовал целую серию новых приманок, основанных на использовании фруктозы. Он рассчитывал, что это поможет сделать карьеру многим начинающим эволюционным биологам, которые помогут ему разобраться в деталях с очень быстрой эволюцией, происходящей у рыжих тараканов.

Компании, занимающиеся борьбой с насекомыми, заинтересовались полученными Жюлем результатами и взяли на вооружение запатентованные им приманки. А вот эволюционисты проигнорировали его работу, и Жюль догадывался почему. Он так и не смог вскрыть механизм, обусловивший отвращение к глюкозе у тараканов, не смог определить, какие именно гены были вовлечены в этот процесс, как эти гены работают, а главное, почему все это происходит с такой высокой скоростью и так часто. Жюль в течение многих лет держал у себя тараканов — прямых потомков прусаков из Т 164 — в надежде, что он когда-нибудь вернется к этому вопросу, и вот тогдато эти насекомые пригодятся. Все мы храним что-то на память, кто сувениры, а кто — колонию тараканов.

Со временем Жюль переключился с тараканов на изучение других видов вредных насекомых и их эволюции. В 2000 г. он перешел на работу в Университет Северной Каролины и в течение следующих десяти лет изучал популяцию инвазивных аргентинских муравьев (Linepithema humile), расселившихся — двор за двором, а потом дом за домом — по юго-востоку Соединенных Штатов. Еще он занимался пахучим домовым муравьем, Tapinoma sessile. Целых десять лет он не возвращался к тараканам, не забывая, впрочем, кормить свою колонию прусаков, потомков тех, на которых он сделал свое самое значительное и оставшееся почти незамеченным открытие.

В определенном смысле история таракана-прусака уникальна. Подобных ему видов не существует. Но в каких-то отношениях это один из ярких примеров того, что происходит и с другими синантропными видами. Эволюция в своих творениях бывает очень изобретательной, даже причудливой, но ей присуща и некоторая предсказуемость. Эта предсказуемость состоит в конвергентности форм у несвязанных между собой организмов. Крылья независимо возникли у насекомых, летучих мышей, птиц и птерозавров. Сложноустроенные глаза сформировались не только в эволюционной линии, ведущей к нам, людям, но и у кальмаров с осьминогами. В растительном мире вновь и вновь возникали деревья, точно так же как колючки, например, или фрукты. Это характерно и для более необычных форм, например семян растений с крохотными плодами, рассчитанными на поедание муравьями. Муравьи утаскивают семена в муравейники, съедают плоды, а семена выбрасывают в свои мусорные кучи, где они и прорастают. Понимая, какие возможности открыты для видов и какие сложности связаны с их достижением, можно предсказать, какие признаки могут повторяться в ходе эволюции. Для синантропных животных в наших домах открываются большие перспективы. Они могут питаться человеческой пищей, строительными материалами и, наконец, самими людьми. Сложность в том, чтобы проникнуть в жилище и не погибнуть от рук его хозяев.

Несколько обстоятельств способствуют быстрой адаптации к действию биоцидов: высокое генетическое разнообразие атакуемых видов (или способность заимствовать нужные гены у других видов); массовое, но неполное, истребление особей вида, с которым мы боремся; многократное (или даже хроническое) воздействие биоцида на данного вредителя и, наконец, отсутствие конкурентов, паразитов и патогенов у вида, с которым мы боремся. В случае с рыжим тараканом почти все эти условия выполняются. Но это же характерно и для многих других видов синантропных членистоногих. В результате наш дом становится ареной необычайно быстрых эволюционных изменений, хотя и редко они идут нам на пользу.

Устойчивость к инсектицидам выработалась у постельных клопов, головных вшей, комнатных мух, москитов и других обычных в человеческом жилье видов. Естественный отбор может сослужить нам большую пользу, но при условии, что мы понимаем его механизмы и в соответствии с этим принимаем решения. На практике так обычно не происходит. В результате в повседневной жизни естественный отбор таит для нас скорее минусы, чем плюсы, а его опасные последствия возникают быстрее, чем мы способны осмыслить их и справиться с ними. Словом, вредные виды одержали столько побед, что эволюционные биологи, изучающие их резистентность, завалены работой. После того как Жюль обнаружил у этих насекомых отвращение к глюкозе, стало ясно, сколько всего предстоит сделать в дальнейшем, помимо изучения прусаков как таковых.

Подробнее читайте:
Данн, Р. Не один дома: Естественная история нашего жилища от бактерий
до многоножек, тараканов и пауков / Роб Данн ; Пер. с англ. [Максима Винарского] — М. : Альпина нон-фикшн, 2021. — 400 с.

Источник: nplus1.ru

. .