Мозг – это чудо эволюции. Передавая контроль над восприятием и поведением этому центральному органу, животные (включая нас) способны гибко реагировать и процветать в непредсказуемых условиях. Один из важнейших навыков – обучение – оказался ключом к хорошей жизни.
Но как быть со всеми организмами, у которых отсутствует этот драгоценный орган? От медуз и кораллов до наших растений, грибов и одноклеточных соседей (таких как бактерии) потребность жить и размножаться не менее велика, а ценность обучения не уменьшается.
Недавние исследования, посвященные безмозглым, пролили свет на темные истоки и внутреннюю работу самого познания и заставляют нас переосмыслить, что значит учиться.
Изучение об обучении
Обучение – это любое изменение в поведении в результате приобретения опыта, и оно проявляется во многих формах. На одном конце спектра находится неассоциативное обучение. Знакомый любому, кто “отключился” от фонового шума уличного движения или телевидения, он включает в себя усиление (повышение чувствительности) или ослабление (привыкание) реакции человека при повторном воздействии.
Далее следует ассоциативное обучение, при котором сигнал надежно привязан к поведению. Точно так же, как шуршание упаковки чипсов заставляет мою собаку бежать, запах нектара привлекает опылителей к поиску пищи в поисках сладкого вознаграждения.
Еще выше стоят такие формы, как концептуальное, лингвистическое и музыкальное обучение, которые требуют сложной координации и способности размышлять о собственном мышлении. Они также требуют наличия специализированных структур в мозге и большого количества связей между ними. Итак, насколько нам известно, эти типы обучения доступны только организмам с достаточной “вычислительной мощностью”, то есть с достаточно сложным мозгом.
Однако предполагаемая взаимосвязь между сложностью мозга и когнитивными способностями совсем не очевидна, если рассматривать ее с точки зрения древа жизни.
Это особенно верно в отношении фундаментальных форм обучения, поскольку недавние примеры меняют наше понимание того, что считалось возможным.
Кому нужны мозги?
Медузы, желеобразные гребешки и морские анемоны относятся к числу древнейших предков животных, и у них есть общая черта – отсутствие централизованного мозга.
Тем не менее, ветреница-бусинка (Actinia equina) способна привыкнуть к присутствию близлежащих клонов. При нормальных обстоятельствах он яростно сопротивляется любому посягательству на свою территорию со стороны других анемонов. Однако, когда злоумышленники являются точными генетическими копиями его самого, он учится распознавать их в ходе повторяющихся взаимодействий и сдерживать свою обычную агрессию.
Недавнее исследование показало, что коробчатые медузы тоже прилежно учатся, причем еще более изощренным способом. Хотя они обладают всего несколькими тысячами нейронов (нервных клеток), сгруппированных вокруг их четырех глаз, они способны связывать изменения интенсивности света с тактильной обратной связью и соответствующим образом регулировать свое плавание.
Это позволяет более точно ориентироваться в их местах обитания, где преобладают мангровые заросли, и, таким образом, повышает их шансы стать ядовитыми хищниками.
Нет нейронов – нет проблем
Расширяя наши инстинкты еще больше, в настоящее время имеется множество свидетельств того, что организмы, у которых отсутствуют даже нейронные строительные блоки мозга, могут обучаться.
Слизевики – это одноклеточные организмы, относящиеся к группе простейших. Они имеют мимолетное сходство с грибами, несмотря на то, что не связаны между собой. Недавно (и неточно) популяризированные на телевидении как паразиты, создающие зомби, они также представляют собой поразительный пример того, чего могут достичь безмозглые.
Элегантные эксперименты задокументировали набор когнитивных трюков: от запоминания маршрутов к еде до использования прошлого опыта для информирования о будущих поисках пищи и даже обучения игнорировать горький кофеин в поисках питательных вознаграждений.
Растения тоже можно причислить к безмозглым мыслителям. Венерианские мухоловки используют умные датчики, чтобы запоминать и подсчитывать прикосновения живой добычи. Это позволяет им закрывать свои ловушки и приступать к перевариванию только тогда, когда они уверены в питательности блюда.
В менее ужасных примерах стыдливое растение (Mimosa pudica) сворачивает и опускает свои листья, чтобы защитить себя от физического воздействия. Однако это энергозатратное занятие, поэтому к нему можно привыкнуть и научиться игнорировать повторяющиеся ложные тревоги. Между тем, садовый горошек, по-видимому, может научиться ассоциировать легкий ветерок, который сам по себе неинтересен, с присутствием необходимого солнечного света (хотя это открытие не осталось неоспоримым).
Эти результаты вызвали призывы рассматривать растения как когнитивные и интеллектуальные агенты, и последовавшие за этим дебаты охватили науку и философию.
Рука, прикасающаяся к маленькому растению с множеством зеленых листьев, расходящихся во все стороны, причем некоторые листья плотно сомкнуты
Если вы прикоснетесь к листьям стыдливого растения, они закроются и поникнут, вновь раскрываясь через несколько минут. Shutterstock
Мыслить масштабно
Таким образом, обучение – это не единственная прерогатива тех, у кого есть мозг или даже его зачатки. Поскольку свидетельства когнитивных способностей безмозглых продолжают накапливаться, это бросает вызов глубоким интуитивным представлениям о биологии ощущений, мышления и поведения в целом.
Последствия также выходят за рамки науки и затрагивают этику, как в случае с недавними достижениями в нашем понимании нооцицепции, или восприятия боли. Чувствуют ли рыбы, например, боль, несмотря на то, что у них нет необходимых мозговых структур, как у приматов? Да. А как насчет насекомых с еще более простым расположением на порядок меньшего количества нейронов? Возможно.
И если такие организмы могут учиться и чувствовать, хотя и незнакомыми нам способами, что это говорит о том, как мы относимся к ним в наших развлекательных, исследовательских и кулинарных занятиях?
Прежде всего, эти любопытные и разнообразные формы жизни являются свидетельством созидательной силы адаптивной эволюции. Они приглашают нас задуматься о том, какое место мы часто занимаем на вершине древа жизни, и напоминают нам о внутренней ценности изучения, оценки и сохранения жизней, сильно отличающихся от нашей собственной.
Автор
Томас Уайт-Старший преподаватель Сиднейского университета. Он является научным консультантом экологической благотворительной организации «Беспозвоночные Австралии» и получает финансирование от Австралийского исследовательского совета.