Суперорганизм

На первый взгляд все муравьи кажутся одинаковыми, но лишь по той же причине, по которой и птиц сложно отличить на больших расстояниях. При ближнем – скажем, в пяти сантиметрах от глаз – рассмотрении с помощью ручной лупы около 9500 известных видов муравьёв различаются между собой так же, как слоны, тигры или мыши. Их разнообразие впечатляет – взять хотя бы размер. Целая колония самых маленьких муравьёв, например Brachymyrmex из Южной Америки или Oligomyrmex из Азии, могла бы спокойно поместиться в головной капсуле солдата самого крупного вида – гигантского борнейского муравья-древоточца Camponotus gigas.

Размер мозга у муравьёв разнится от одного вида к другому, часто отличаясь в сотни раз. Но значит ли это, что более крупные муравьи умнее остальных или что они как минимум движимы более замысловатым набором инстинктов? Ответ на последний вопрос – да (точных способов измерить ум не существует), но разница минимальна. Количество поведенческих категорий, куда входят такие действия, как груминг, уход за яйцами, прокладывание тропинок и прочее, составляет от 20 до 42 среди тех видов, у которых они были подсчитаны. У самых больших муравьёв таких категорий лишь на 50 % (примерно) больше, чем у самых маленьких. Разницу можно выявить разве что путём многочасовых скрупулёзных наблюдений.

Размеры муравьёв и колоний, которые они формируют, – суперорганизмов – поразительно разнятся. Целая колония Brachymyrmex из Южной Америки, рабочая особь которой выглядывает из-за антенны борнейского муравья-древоточца Dinomyrmex gigas, поместилась бы в голове этого муравья. (Микрофотография, сделанная растровым электронным микроскопом, Эд Селинг.)

В ходе эволюции ёмкость мозга отдельных муравьёв, скорее всего, достигла максимальных пределов. Удивительные достижения муравьёв-портных и других высокоразвитых видов основаны не на сложных действиях отдельных членов колонии, а на совместных действиях их множества. Наблюдение за одним-единственным муравьём – это наблюдение за охотницей посреди поля или маленьким, ничем не выдающимся существом, роющим нору в земле. Один муравей сам по себе приносит только разочарование; это и не муравей вовсе.

Суперорганизм бродячих муравьёв: добывающий корм рой бродячих муравьёв Dorylus в Восточной Африке. (Рисунок Кэтрин Браун-Уинг.)

Колония эквивалентна единому организму; чтобы понять биологию колониальных видов, нужно исследовать именно эту единицу. Рассмотрим гигантские колонии африканских бродячих муравьёв, которые буквально действуют как единый организм. Если посмотреть на такую колонию издалека и слегка в расфокусе, то муравьи-разведчики покажутся одним целым. Их колонна выглядит как ложноножка гигантской амёбы, растянувшаяся по земле на сотню метров. Вблизи видно, что она состоит из нескольких миллионов рабочих особей, согласованно двигающихся из подземных гнёзд – сложной сети туннелей и пещер. Поначалу зарождающаяся колонна напоминает разворачивающийся лист, а затем становится похожа на дерево, ствол которого произрастает из гнезда, крона становится шириной с небольшой дом, а её части соединяются многочисленными переплетающимися ветвями. У роя нет лидера. Рабочие носятся туда-сюда со средней скоростью 4 сантиметра в секунду. Особи из головного отряда продвигаются на короткое расстояние вперёд, а затем возвращаются обратно в наступающую массу, чтобы уступить дорогу другим продвигающимся бегунам. Колонны насекомых-кормильцев, напоминающие лежащие на земле толстые чёрные веревки, на самом деле являются тёмными реками из сменяющих друг друга муравьёв. Передний рой, двигающийся со скоростью 20 метров в час, покрывает на своём пути всю землю и низкорослую растительность, собирая и убивая почти всех насекомых – а иногда даже змей и других более крупных животных, которые не смогли от него сбежать. Изредка жертвой может стать и ребёнок. Спустя несколько часов направление потока меняется на обратное, и колонна начинает стекаться во входные отверстия гнезда.

Когда мы говорим о колонии бродячих муравьёв или других общественных насекомых как о чём-то большем, нежели тесная агрегация отдельных особей, мы говорим о суперорганизме. Следовательно, напрашивается подробное сравнение между общественными и обычными организмами. Идея – мечта – о суперорганизмах была очень популярна в начале века. Уильям Мортон Уилер и многие его современники неоднократно возвращались к ней в своих трудах. В популярном эссе 1911 года «Колония муравьёв как организм» Уилер утверждал, что колония животных является именно организмом, а вовсе не его аналогом. По его словам, она ведёт себя как целостная единица. Она обладает отличительными свойствами размера, поведения и организации, которые передаются из колонии в колонию и из поколения в поколение. Королева – её репродуктивный орган, а рабочие – мозг, сердце, кишечник и другие структуры. Обмен жидкой пищей между членами колонии равносилен циркуляции крови и лимфы.

Уилер и другие теоретики того времени знали, что они на верном пути. Их мнение оставалось в рамках научной мысли. Лишь немногие поддались мистицизму Мориса Метерлинка и его идеи «духа улья» – трансцендентной силы, каким-то образом исходящей от насекомых, или, возможно, руководящей и управляющей их взаимодействием. Большинство всё же не отошло от очевидных физических параллелей между организмом и колонией.

Но, каким бы продуманным и вдохновляющим ни было это мнение, в конечном итоге оно исчерпало себя. Недочёты подхода, базирующегося прежде всего на аналогии, становились всё очевиднее по мере того, как биологи обнаруживали больше мелких деталей коммуникации и принципов формирования каст, лежащих в основе колониальной организации. К 1960 году выражение «суперорганизм» практически исчезло из словаря ученых.

Однако старые научные идеи никогда не умирают. Подобно мифическому гиганту Антею, они лишь прикасаются к земле, чтобы набраться сил и вновь воскреснуть. Обладая гораздо более широкими знаниями об организмах и колониях, чем всего лишь тридцать лет назад, учёные вернулись к сравнению этих уровней биологической организации – и сделали это с большей глубиной и точностью. Новый диспут имел цель большую, чем просто найти аналогии и порадоваться находке. Целью стало объединение информации о биологии развития и данных, полученных в процессе изучения сообществ животных, что помогло бы раскрыть общие и конкретные принципы биологической организации. Ключевым процессом на уровне организма теперь считался морфогенез, посредством которого клетки меняют свою форму и химический состав и таким образом формируют организм. Ключевой процесс на следующем уровне – социогенез, состоящий из шагов, с помощью которых особи проходят через кастовые и поведенческие изменения для построения общества. Вопрос, представляющий общий интерес для всех биологов, заключается в сходстве между морфогенезом и социогенезом, их общих правилах и алгоритмах. Так как эти общие принципы можно чётко определить, они (справедливо) претендуют на место давно востребованных законов общей биологии.

Очевидно, что муравьиные колонии для учёных представляют далеко не мимолётный интерес. Абсолютные возможности эволюции суперорганизмов, возможно, лучше всего выражают не бродячие муравьи, а столь же впечатляющие муравьи-листорезы рода Atta. Нам известны 15 видов этого рода, встречающиеся лишь в Новом Свете: от Луизианы и Техаса до Аргентины на юге. Наряду с близкородственными Acromyrmex (24 вида из Нового Света), Atta выделяются среди муравьёв тем, что они способны выращивать грибы на свежих растениях, принесённых в гнёзда. Их можно назвать настоящими агрономами. На самом деле такой урожай – не совсем грибы, а нитевидные гифы, напоминающие хлебную плесень. Употребляя столь странную пищу, колонии достигают внушительных размеров и в зрелости состоят из миллионов рабочих. Ежедневно каждая колония может потребить столько же растительности, сколько съедает взрослая корова. Несколько видов, в том числе Atta cephalotes и Atta sexdens, являются основными насекомыми-вредителями Южной и Центральной Америки, уничтожая посевы на миллиарды долларов в год. Но в то же время они – ключевые элементы экосистемы. Они вспахивают и аэрируют огромные площади почвы в лесах и пастбищах и распространяют питательные вещества, необходимые для жизни самых разных организмов, обитающих там.

Листорезы поддерживают своё хозяйство посредством почти чудесной серии маленьких точных шагов, совершаемых в подземных камерах. Все виды следуют одному и тому же базовому жизненному циклу, а технологии передаются из поколения в поколение. Всё начинается с брачных полётов. Некоторые виды, например Atta sexdens, проводят полёты после полудня. Другие, включая Atta texana с юго-запада США, проводят их в темноте ночи. Яростно хлопая крыльями, тяжёлые девственные королевы взлетают в воздух, где спариваются с пятью или более самцами подряд. В полёте каждая королева получает от женихов, которые умрут через день или два, более 200 миллионов сперматозоидов и накапливает их в своей сперматеке. Там они могут храниться неактивными до 14 лет – известной максимальной продолжительности жизни королев – или даже дольше. Один за другим сперматозоиды будут оплодотворять яйцеклетки, выскальзывающие наружу из овариол.

За всю свою продолжительную жизнь королева муравьёв-листорезов может произвести на свет до 150 миллионов дочерей, большинство из которых будут рабочими. По мере развития колонии некоторые из этих дочерей становятся королевами, способными основать собственные колонии. Другие её отпрыски появляются из неоплодотворённых яиц – это самцы, которые проживут короткую жизнь. Самый удивительный процесс начинается, когда недавно оплодотворённая королева закладывает основы для нового гнезда и выращивает свою первую группу рабочих. Она полностью срывает четыре крыла, навсегда приковывая себя к земле. Затем она прорывает в почве вертикальную шахту диаметром 12–15 миллиметров. На глубине примерно 30 сантиметров королева расширяет шахту, образуя комнату шириной в 6 сантиметров. И в конце концов она поселяется в этой камере, чтобы выращивать грибы и вырастить первое потомство.

Недавно оплодотворённые королевы муравьёв-листорезов рода Atta строят новые гнёзда, вырывая вертикальную шахту в почве (A). Они выращивают первый грибной сад, смачивая комок гифов каплями экскрементов (B). Три последовательных стадии развития сада и выводка рабочих показаны на рисунке C. (Рисунок Турида Форсайта.)

Но подождите! Как королева может вырастить сад, если симбиотические грибы остались в материнском гнезде? Это не проблема, ведь она взяла их с собой. Прямо перед брачным полётом королева прячет нитевидные гифы в маленький карман в нижней части своей ротовой полости. После она выплёвывает этот комок на пол камеры. Её сад начат, и вскоре она откладывает от 3 до 6 яиц.

Сперва яйца хранятся отдельно от маленького грибного сада. Но к концу второй недели, когда яиц уже больше двадцати, а грибная масса увеличивается в размере в десять раз, королева совмещает их. В конце первого месяца потомство, уже состоящее из яиц, личинок и первых куколок, размещается посреди ковра размножающихся грибов. Первые взрослые рабочие особи появляются спустя 40–60 дней после кладки. Всё это время королева сама занимается садом. Каждый час или два она отрывает от него маленький комочек, выгибает живот вперёд между ногами, касается этого комочка кончиком живота и пропитывает его прозрачной желтоватой или коричневатой каплей фекальной жидкости. После этого комок возвращается на своё место в саду. И, хотя королева не использует собственные яйца для культивации грибов, она сама поедает 90 % из них. Кроме того, яйца позже используются и для кормления вылупившихся личинок.

Всё это время королева муравьёв-листорезов существует лишь на энергии, полученной от распада и метаболизма мышц крыльев и жиров в собственном теле. С каждым днём её вес уменьшается в противостоянии между истощением и созданием достаточного количества рабочих для продолжения её жизни. Когда первые рабочие наконец появляются на свет, они начинают питаться грибами. Спустя неделю они прорываются через забитый входной канал и уходят на поиски пищи в непосредственной близости от гнезда. Они приносят частицы листьев, прожёвывают их до состояния мякоти и вмешивают их в грибной сад. Примерно в это же время королева перестаёт заниматься садом и выводком. По сути, она превращается в автомат для откладывания яиц – состояние, в котором ей суждено оставаться до конца жизни.

Именно теперь колония становится автономной и обеспечивает себя, собирая внешние материалы. Поначалу она расширяется медленно. За второй и третий годы существования темпы её роста быстро увеличиваются. Наконец развитие замедляется по мере того как колония начинает производить крылатых королев и самцов; последние пригодны лишь на время брачных полётов и не вносят никакого вклада в коллективный труд.

Конечный размер зрелых колоний листорезов огромен. Скорее всего, рекорд принадлежит Atta sexdens – от 5 до 8 миллионов особей. В гнезде, однажды раскопанном в Бразилии, было найдено более тысячи разных камер размером от сжатого кулака до футбольного мяча, 390 из которых были заполнены грибными садами и муравьями. Объём рыхлой почвы, вынесенной и сложенной муравьями на поверхности, составил 22,7 кубических метра, а весила эта масса около 40 тонн. Строительство одного такого гнезда с человеческой точки зрения эквивалентно строительству Великой Китайской стены. Для его постройки требуется около миллиарда принесённых муравьями грузов. Каждый из них весит в четыре или пять раз больше, чем рабочая особь, и был поднят прямо вверх с глубины до километра – в пересчёте на человеческие мерки.

Строение гнезда зрелой колонии муравьёв-листорезов Atta vollenweideri в Парагвае. В садовых камерах содержатся растущие массы грибов, которыми питаются муравьи, а камеры для отходов заполнены истощённым растительным субстратом, которым питались грибы. (Рисунок дополнен Н.А. Вебером на основе иллюстрации Д.С.М. Джонкмана в книге Л.Р. Батра «Симбиоз насекомых и грибов: мутуализм и комменсализм», Montclair, N.J., Allanheld and Osman, 1979.)

Повседневная жизнь колонии муравьёв-листорезов – одно из наиболее захватывающих зрелищ в тропиках Нового Света. Каждого полевого биолога привлекает величие такого масштаба, несмотря на то что совершающие его существа столь миниатюрны. Во время своего первого путешествия в бразильскую Амазонию, в сельву недалеко от Манауса, Уилсон был очарован видом одной из фуражирующих экспедиций Atta cephalotes. На закате первого дня в лагере, когда света было настолько мало, что Уилсон и его сопровождающие уже не могли различать мелкие предметы на земле, из леса торопливо вышли первые муравьи-рабочие. Они были цвета красного кирпича, 6 миллиметров в длину, покрытые короткими, острыми шипами. Спустя несколько минут сотни муравьёв дошли до лагеря и сформировали две цепочки по обе стороны от укрытия биологов. Они двигались колоннами, их парные антенны сканировали всё вокруг, будто их привлекал какой-то направленный луч с дальней стороны поляны. В течение часа струйки превратились в реки из десятков тысяч муравьёв, бегущих по десять или более в ряд. Посветив фонариком, можно было легко проследить, откуда они появились. Источником появления колонн было огромное земляное гнездо в ста метрах от лагеря вверх по склону; муравьи пересекали поляну и вновь исчезали в лесу. Пробравшись через густой подлесок, Уилсон и его спутники смогли обнаружить одну из главных целей – высокое дерево с белыми цветами в кроне. Муравьи устремлялись вверх по стволу, острыми челюстями отрезали кусочки листьев и лепестков, и направлялись домой, неся над головами свою добычу, напоминающую маленькие зонтики. Судя по всему, некоторые рабочие намеренно бросали частицы добычи на землю, где их затем подбирали и уносили вновь прибывшие обитатели гнезда. В минуты максимальной активности, вскоре после полуночи, тропы буквально кишели муравьями, проходящими мимо и пересекающими пути друг друга, подобно миниатюрным механическим игрушкам.

Для многих посетителей леса, в том числе и опытных натуралистов, главной целью являются именно фуражирующие экспедиции, а муравьи-листорезы по отдельности кажутся рыжими точками, беспорядочно мечущимися во исполнение бессмысленного задания. Однако более пристальный взгляд превращает их в существа абсолютно иного порядка. Если перевести на человеческие мерки, длина муравья в 6 миллиметров превращается в полтора метра роста. Муравей-фуражир передвигается на тропах длиной в 15 километров со скоростью 26 километров в час. Каждая успешно пройденная миля преодолевается за 3 минуты 45 секунд, что сопоставимо с нынешним мировым рекордом. Фуражир берёт на себя ношу весом в 300 килограммов и более и спешит обратно к гнезду со скоростью 24 километра в час, тем самым преодолевая милю за 4 минуты. За ночь, а иногда и в течение дня, этот марафон повторяется множество раз.

Чтобы довести процесс до завершения и проанализировать суперорганизм Atta более детально, Уилсон поселил колонии в лаборатории в пластиковые камеры, образующие взаимосвязанные ряды, что позволило ему заглянуть вглубь грибных садов. Он обнаружил, что возделывание грибной плантации возможно благодаря своеобразному конвейеру, на котором обрабатываются листья и лепестки.

Все необходимые шаги осуществляются разными кастами. В конце тропы нагруженные фуражиры оставляют кусочки листьев на полу камер. Их подбирают рабочие меньшего размера и разрезают на миллиметровые фрагменты. В течение нескольких минут ещё более мелкие муравьи захватывают их, измельчают, формируют из этих фрагментов влажные гранулы и осторожно помещают их в кучу с аналогичным содержимым. Эта масса – местный сад – наполнена каналами и выглядит как серая мочалка. Она очень хрупкая и ажурная, её легко порвать руками. На поверхности её извилистых каналов и гребней растёт симбиотический гриб, который вместе с соком листьев составляет основной источник питания колонии. Гриб распространяется по замешанной растительной пасте подобно хлебной плесени, утапливая свои гифы в эту массу, чтобы переварить содержащиеся в ней запасы клетчатки и белки.

Но на этом садоводческий цикл не заканчивается. Рабочие муравьи ещё меньшего размера выщипывают нити из наименее плотно связанных областей сада и переносят их на свежесозданную подложку из растительной пасты. Наконец, самые маленькие и самые многочисленные рабочие патрулируют слои грибных нитей, деликатно прощупывая их усиками, до скрипа вылизывая их поверхности и вырывая споры и гифы чужеродных видов плесени. Эти трудолюбивые карлики способны путешествовать по самым узким каналам глубоко внутри губки. Время от времени они срывают пучки грибов, сидящих достаточно неплотно, и выносят их из камеры, чтобы накормить более крупных обитателей колонии.

Хозяйство муравьёв-листорезов основывается на разделении труда в соответствии с размером особи. Рабочие-фуражиры размером с комнатных мух могут разрезать листья, но слишком крупны для того, чтобы выращивать микроскопические грибные нити. В свою очередь, муравьи-садовники – не крупнее заглавной буквы I – могут выращивать грибы, но слишком слабы для того, чтобы разрезать листья. Таким образом, муравьи образуют конвейер, каждый последующий этап работы которого выполняется всё более мелкими рабочими: от сбора кусочков листьев за порогом до изготовления из них пасты и выращивания грибов в глубине гнезда.

Защита колонии также организована в соответствии с размером особей. Среди суетящихся рабочих можно увидеть нескольких муравьёв-солдат, примерно в 300 раз более тяжёлых, чем садовники, с головами по 6 миллиметров в диаметре. Как и описанные ранее солдаты Pheidole, эти гиганты используют острые мандибулы, чтобы разрывать вражеских насекомых на куски. С такой же лёгкостью они могут прорезать и человеческую кожу. Когда копающиеся в гнезде энтомологи не предпринимают никаких мер предосторожности, их руки покрываются царапинами и крошечными порезами, как если бы они выпутывались из тернового куста. Иногда нам даже приходилось делать паузу, чтобы остановить кровь из ранки от такого укуса. Согласитесь, впечатляет, что существо размером с одну миллионную часть человека способно остановить его лишь своими челюстями.

Кастовая система муравьёв-листорезов Atta – одна из сложнейших в мире насекомых. На рисунке изображены члены одной колонии Atta laevigata: от маленьких садовников до гигантских солдат. (Рисунок Турида Форсайта.)

Колония листорезов достигает могущества благодаря точно контролируемой траектории жизненных этапов всех особей – от роющихся садовников-лилипутов до гигантских солдат. В первом выводке взрослых, выращенных королевой, нет ни солдат, ни крупных фуражиров – только самые маленькие фуражиры плюс ещё меньшие садовники, необходимые для обработки растительности и выращивания грибов. По мере того как колония приближается к процветанию и её население растёт, размерный диапазон рабочих расширяется и включает в себя всё более крупных особей. Когда население колонии достигает приблизительно ста тысяч, появляются первые полноразмерные солдаты.

В том, как последовательно растут колонии листорезов, Уилсон видел способ проверки концепции суперорганизма. Его внимание было сосредоточено на бедственном положении королевы-основательницы. Она поддерживает саму себя и воспитывает своих первых рабочих, превращая жир тела и мышцы крыльев в энергию. Поскольку её ресурсы быстро истощаются (в течение нескольких недель), она с первой попытки должна создать идеально сбалансированную рабочую силу. У неё нет права на ошибку. Для того, чтобы первый выводок рабочих взял на себя всю сельскохозяйственную работу и принёс пищу для её измученного тела, он должен включать в свои ряды крошечных грибников-садовников, а также несколько особей разных промежуточных размеров, необходимых для формирования сада, выхода из гнезда и срезания листьев.

Если королева не сможет вырастить рабочих особей какого-либо из этих критически важных размеров, её маленькая колония погибнет. Если она вырастит солдата или даже рабочего-фуражира, но большего размера, чем нужно, она истратит так много ресурсов, что не сможет вырастить представителей каст помельче, и в итоге колония погибнет. Уилсон обнаружил, что самые маленькие успешные фуражиры (которые способны прорезать листья обычной толщины) имеют голову шириной 1,6 миллиметра; в более крупных колониях у многих фуражиров головы больше вдвое, и поэтому они в несколько раз тяжелее (и дороже в выращивании), чем необходимо. У садовников же головы минимального размера: 0,8 миллиметра в ширину.

Таким образом, ясно, что должна делать королева: вырастить в своем первом выводке рабочих с размером головы от 0,8 до 1,6 мм, с более или менее равномерным разбросом в размерах между ними. Она должна быть осторожна, чтобы не пропустить ни одну из этих категорий и не превысить лимит в 1,6 миллиметра. Именно это она и делает. Начинающие колонии, вне зависимости от того, выкопаны они в поле или выращены в лаборатории, всегда (по крайней мере, в случаях, изученных Уилсоном) выращивали выводок рабочих с шириной головы, равномерно распределённой от 0,8 до 1,6 миллиметра. Только некоторые королевы создают более крупного рабочего, что является риском для выживания, но всё же не смертельным. В изученной выборке исследования никогда не появлялись крупные рабочие.

Какова природа этого суперорганического контроля? Обусловлен ли он возрастом королевы и колонии, или численностью её населения? Чтобы выяснить это, Уилсон выращивал четыре колонии листорезов в лаборатории в течение трёх-четырёх лет. За это время численность рабочих особей достигла примерно 10 000. Появились крупные фуражиры и даже несколько мелких солдат. Затем он уменьшил колонии, оставив в них чуть более 200 рабочих и подогнав размерные категории так, чтобы относительное число рабочих в каждой из них было таким же, как и в молодой колонии. Таким образом, королева и члены колонии были теперь хронологически старыми, но по размерам и кастовой конфигурации суперорганизм был молодым. Он переродился. Какова будет конфигурация рабочих в следующем их поколении? Будут ли их размеры такими же, как в маленькой колонии, или они будут продолжать расти, как в большой колонии до её «прореживания»?

Ответ: за этим последовала конфигурация маленькой колонии. Другими словами, распределение каст определяется именно размером колонии, а не её возрастом. Экспериментальные колонии в каком-то смысле действительно возрождались, снова начиная путь строго контролируемого роста и дифференциации. Если бы они этого не сделали, они бы не выжили. Причины этой необычайной реакции ещё предстоит изучить.

«Омоложение» колонии листорезов, наряду с экспериментами других исследователей над другими видами, сделало концепцию суперорганизма более обоснованной. Эксперименты подтвердили идею колонии муравьёв как строго регулируемой единицы, целого, которое действительно превосходит части. И наоборот, суперорганизм стимулировал новые формы исследований. В процессе изучения биологической организации колония муравьёв располагает определёнными преимуществами перед обычными организмами. В отличие от организма, колонию можно разбить на меньшие группы, различающиеся по возрасту или размеру. Эти группы можно изучить изолированно, а затем собрать в исходное целое без причинения им вреда. На следующий день – провести вивисекцию той же самой колонии другим способом, затем восстановить её до первоначального состояния, и так далее. Эта процедура имеет огромные преимущества. В первую очередь, это быстро и технически легко по сравнению с аналогичными экспериментами над организмами. Кроме того, обеспечивается своеобразный контроль над экспериментом: многократно используя одну и ту же колонию, исследователи устраняют проблему вариаций, возникающую из-за генетических различий или предшествующего опыта.

Разделение колонии и её воссоединение очень удобно, как если бы мы могли многократно вскрыть (и зашить) человеческую руку без боли или неудобств, чтобы обнаружить идеальную анатомическую структуру. Точнее говоря, эту процедуру мы бы проводили, чтобы узнать, является ли пятипалая рука наилучшим возможным вариантом. Допустим, мы отрезали большой палец (безболезненно), попросили субъекта выполнить разные задания, например написать текст или открыть бутылку, и в конце дня приклеили большой палец назад, чтобы он обрёл свои прежние функции. На следующий день мы могли бы пришить дополнительный палец, и так далее, пока не перебрали бы достаточно много разных вариантов.

Уилсон рассматривал касты муравьёв-листорезов как пальцы на руке. Он заметил, что у рабочих из самой распространённой группы, которая выходила из гнезда, чтобы собирать листья и лепестки, головы шириной от 2,0 до 2,4 миллиметра. Является ли эта каста лучшей для поставленных задач и собирает ли она больше всего пищи, тратя на это меньше всего энергии? Уилсон проверил эту гипотезу – а вместе с ней и негласное предположение, что кастовая система эволюционировала путём естественного отбора, – проведя вивисекцию колонии следующим образом. Каждый день фуражиры и сопровождающие их особи покидали лабораторное гнездо, чтобы отправиться в ограждённое открытое пространство со свежими листьями. По мере того как колонна нетерпеливых рабочих продвигалась через выход, экспериментатор изымал оттуда всех, кроме особей определённого размера, например с шириной головы 1,2 или 1,4 или 2,8 миллиметра, или любого другого размера, выбранного случайно. Таким образом, колония была превращена в «псевдомутанта», симулированную мутацию суперорганизма, идентичную во всех отношениях «нормальной» колонии (в другие дни, когда число фуражиров не менялось), за исключением того, что из неё исходил ограниченный, часто очень необычный поток фуражиров. Листья, собранные каждой псевдомутантной вариацией особей, взвешивали, а также измеряли количество кислорода, потреблённого муравьями во время сбора урожая. По этим критериям наиболее эффективной группой оказались рабочие, чьи головы были от 2,0 до 2,2 миллиметра в ширину; это и был класс, изначально предназначенный для фуражирования в колонии. Короче говоря, колонии листорезов делают именно то, что необходимо для их собственного выживания. Руководствуясь инстинктом, суперорганизм адаптивно реагирует на окружающую среду.