РАСТОЧИТЕЛЬНОСТЬ НАСТОЯЩЕГО И ОЧАРОВАНИЕ БУДУЩЕГО
ПРАКТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА БИОТЕХНОЛОГИИ ОБЩЕСТВЕННЫХ НАСЕКОМЫХ
Биоконверсия: налог с оборота.
- Рекламный проспект организмов-посредников.
- Методы грибной индустрии муравьев-листорезов.
Какую пользу для себя человек уже сейчас может извлечь из известного ему опыта медоносных пчел и других общественных насекомых? В ближайшем будущем мы вряд ли сможем конкурировать с пчелами в сборе нектаpa, пыльцы, росинок смол. Здесь их прямые услуги необходимы. В таком случае логично поинтересоваться и перспективами - могут ли служители дикой и культурной цветоносной флоры в достатке обеспечить население страны, а еще лучше - всего человечества столь благодатным для нашего организма медом или это несбыточная мечта?
Сразу можно сказать, что в настоящее время доступная пчелам кормовая база не позволяет это сделать: уже сейчас в наиболее развитых земледельческих районах в отдельные периоды сезона ощущается резкий недостаток медоносных растений. Однако есть ли уверенность в том, что принятая сейчас система земледелия не претерпит коренных изменений в будущем?
Что об этом говорит опыт землеустройства других общественных насекомых, постоянно изумляющих нас своей способностью оптимально решать уравнения с любым числом неизвестных и обходящихся без нашего высокоавторитетного посредника - разума? Все они тоже начинают от растения.
Возьмем коллег медоносных пчел по коллективному труду - муравьев и термитов. Их опыт чрезвычайно поучителен.
В отличие от медоносных пчел, представленных всего четырьмя видами, этих обитателей суши по пальцам не перечесть - их тысячи видов, причем сообщества сложились намного раньше семей пчелиных. Система питания муравьев и термитов как-то ближе к пониманию человека, чем уж слишком изощренный стол пчелы. В пищевой цепи муравьев-листорезов не росинки нектара и маловесящие зерна пыльцы, а исходный субстрат - листья растений, а они, как известно, - самое дешевое сырье в нашем сельскохозяйственном производстве.
Обитатели среднерусских лесов - муравьи формика также нацелены получать пищу от листьев, но поступают они при этом очень своеобразным образом: поселяют на колонии тлей. Эти крохотные существа, конечно, вредят растениям, но какое животное, кроме пчел, так или иначе не вредит им! В целом же от такого локального паразитизма дерево не только не теряет, но и даже выигрывает: муравьи, беря частичную дань с растения и вынуждая его кормить свою животноводческую ферму (отряд тлей), в долгу не остаются. Они надежно охраняют дерево от множества других вредителей, используя их в пищу, а численность колоний своих тлей держат под контролем. Тли в ответ на заботы работают за двоих : азотистую белковую часть всасываемого сока - флоэмы листьев - они используют для своих нужд, а основную, углеводистую - отдают муравьям из рода формика.
Муравьи-листорезы поступают более решительным образом: они не затрудняют себя возделыванием множества различных культур с их индивидуальными особенностями, а также проблемами охраны от сорняков, вредителей и различных паразитов, не берутся и за животноводство - разведение тлей или других существ. Эти муравьи решают свою продовольственную проблему на принципиально ином уровне: целиком удаляют листья с дерева и предоставляют самой флоре и обитающим среди нее жителям выяснять отношения друг с другом, то есть решать, какой из них наиболее соответствует данной местности.
Удаление зеленой одежды с дерева в тропической зоне, где прижились листорезы, не ведет к трагедии: вместе с листьями гибнет и сонм вредителей и паразитов, а лиственный наряд через недолгое время восстанавливается в еще большей красе.
Следовательно, центральное звено всей пищевой цепи - дерево - при эксплуатации его обоими видами муравьев (формика и листорезы) не теряет своей жизненной силы. Если для муравьев формика разведение тлей - важное подспорье в обеспечении себя пищей, то У листорезов узловым процессом их трофической системы является биоконверсия собранных листьев... мицелием гриба. Срезав острыми жвалами листья, муравьи-фуражиры затаскивают их сравнительно большимп кусками в гнездо и отдают в распоряжение целой армии более мелких домашних муравьев. Те тщательно изжевывают зелень, укладывают ее в грядки, обильно удобряют экскрементами, другими выделениями своих гнезд, после чего на нее прививают мицелий гриба. Вот на этом организме-посреднике и основано все процветание муравьев-листорезов.
Гриб - не животное: ему не надо гнать живительные метаболические соки на созидание своей двигательной системы - мышц и скелета, чтобы иметь возможность преследовать добычу или с неменьшей проворностью скрываться от врагов, ему не надо развивать сложнейшую систему обеспечения такой свободы передвижения - свои приборы ориентации или органы чувств, ему не надо, наконец, обогревать себя, что вынуждены делать все наши домашние животные, поддерживая на постоянно высоком уровне свою жизнеспособность. Химическая мощь гриба направлена на максимально эффективную переработку исходной растительной массы и превращение ее в грибное тело - мицелий.
Результат? Самый поразительный: степень биоконверсии, или усвоения первичного органического вещества, превышает 50 процентов. Вспомним для сравнения те 10 процентов выходной массы, которую в виде мышечной ткани (мяса) можно получить от телят при скармливании им, в общем-то, отличной и преимущественно специально выращенной на обрабатываемых полях растительной пищи.
Хотя наши животные-посредники и способны съедать практически все, что произрастает на лугах и полях, их биохимические перерабатывающие мощности ни в какое сравнение не идут с возможностями грибной химии. Грибы - природные чистильщики нашей планеты, которые утилизируют все типы остатков. Знакомый нам запах прелого леса - это запах грибной активности, ферменты грибов вовсю трудятся, удаляя следы прошлой жизни.
Грибная мякоть - сущая находка и для стола человека. Это установили сейчас и химики, определив химический состав мицелия, он оказался близок к оптимальным требованиям нашего организма. Но еще раньше, тысячи лет назад - этот же вывод безошибочно подсказали наши собственные локаторы окружающего мира - органы чувств, поведя человека в лес обследовать его влажную подстилку. Там и обнаружил он разномастные дружины боровиков, опят, сыроежек и других приземистых красавцев все еще неприрученного человеком обширного грибного племени. Действительно, грибы для нас и сейчас - элемент охоты, удачи и сезонной радости. Шампиньоны, выращиваемые в полуискусственных условиях, - уже коечто, но эффективность современных шампиньонниц еще не высока: общее производство их в стране достигло в 1980 году всего 2 тысяч тонн, или примерно по 8 миллиграммов на каждого жителя.
У муравьев-листорезов выращивание грибов поставлено с размахом, на уровне вполне развитого сообщества этих шестиногих обитателей тропических и субтропических лесов Западного полушария.
Гнездо зрелого муравейника, населенного родом атта, поражает своими размерами и численностью обитателей. Если грибные камеры таких гнезд освободить от содержимого, то в них, как в просторном зале, может свободно передвигаться взрослый человек. Число особей в подземных дворцах листорезов достигает 10-15 миллионов. Нетрудно подсчитать, какой нейроновой мощью обладает объединенный муравьиный мозг : где-то порядка тысячи миллиардов умных клеток.
Это в сотни раз больше, чем имеет в своем распоряжении один человек. Впрочем, и хозяйство племени листорезов под стать объединенной мощи этого коллектива.
Когда муравьи освоили разведение грибов, неизвестно, однако тем, которые встречаются сейчас в их гнездах, найдены родственные виды и среди вольноживущих поселенцев их племени. Грибы, возделываемые в муравейниках и избалованные уходом за ними, больше нигде не встречаются.
Муравьев-листорезов около 600 видов. Значение этой цифры мы можем оценить, если вспомним, что всех млекопитающих на территории нашей страны обитает около 360 видов. Каждый из этих муравьев в свое время облюбовал какой-то гриб и, по-своему окультурив его, обходится одним видом. В одних муравейниках растут плесневые грибы, в других шляпочные. Среди них можно отметить виды из рода лепиота, лентинус, ксилария и др.
Большинство грибов, культивируемых листорезами, относится к высшим, или базидиальным. Их опознают по шляпкам большей или меньшей привлекательности, которые столь разнообразят пейзаж леса и его опушек. В нем они любят показываться из почвы после щедрых летних п осенних дождей. Шляпка - генеративный орган гриба, украшение поры его зрелости. Что касается грибов, нашедших неожиданный приют в муравьиных апартаментах, то им не суждено покрасоваться в костюме совершеннолетия : муравьи-листорезы не позволяют своим плененным грибам таких вольностей, поскольку образование генеративных органов, к которым относится шляпка, грозит неконтролируемыми генетическими перестройками и изменениэм качества единственного муравьиного кормильца. Муравьи умудряются удержать трудно удержимое: уст¬ ремление каждого вида к самообновлению. С этой целью муравьи-операторы, самое мелкое племя из колонии листорезов, своевременно обкусывают генеративные побеги, то есть делают примерно такую же прищипку, что и огородники при выращивании помидоров и других растений.
Подобная генетическая служба у муравьев означает, что грибу позволено лишь вегетативное размножение с гарантированным для муравьиного племени воспроизводством всех необходимых ему пищевых свойств. Этого мало. Ученый из ФРГ Шледкнехт решил химически исследовать те добавки, которыми муравьи снабжают свои грандиозные грибные плантации.
Вот какие вещества он выявил:
Прежде всего обратим внимание на ауксин, присутствие которого в меде столь взволновало нашу исследовательскую группу и вызвало подозрение о причастности к его производству насекомого. Ауксин стимулирует рост различных тканей. Однако избыток стимуляции может оказаться таким же вредным, как и ее недостаток. Для сбалансированного роста всегда нужен и гормон-стимулятор и его антагонист - ингибитор. Таких ингибиторов в грибных отсеках листорезов оказалось сразу несколько. Главным из них было соединение, нареченное мирмикацином в честь родового названия этого племени шестиногих.
Шледкнехт обнаружил и пестицид третьего типа: фенилуксусную кислоту. Она обладает антибактериальным действием, что имеет принципиально важное значение для культивирования гриба на таком богатом субстрате (питательная смесь), каким являются изжеванные листья.
Обычно растительные соки разлагают бактерии, имеющие большую скорость роста и, соответственно, усвоения субстрата. Грибы растут медленнее, поэтому им достается то, что не способны усвоить бактерии. Однако биомасса самих бактерий, или одноклеточных, по своим пищевым качествам значительно уступает грибной массе.
Муравьям, начавшим выращивать грибы, пришлось так или иначе решить биотехнологическую задачу принципиальной важности - подавить развитие вездесущих и биохимически слишком активных бактерий. Как показал Шледкнехт, это помог им сделать муравьиный пестицид - фенилуксусная кислота.
Итак, сельское хозяйство муравьев-листорезов производит глубокое впечатление. В созревших колониях кормовой грибной отсек имеет гигантские размеры, он весь опоясан симметричной сетью вентиляционных и коммуникационных туннелей.
Листорезы собирают субстрат с площади в пределах одного - двух гектаров. Фуражировочные выходы из муравейника тщательно замаскированы, но расположены радиально. Муравьи снимают листву последовательно по секторам и когда возвратятся в тот, с которого начали, то находят еще более пышную растительность. Таким образом, у них налажен радиальный зеленый конвейер по рациональному использованию окружающих природных ресурсов.
В результате в зоне, освоенной муравьями, флора не только не угнетена, а развита лучше по сравнению с той, где муравьев нет.
Американский ученый Вебер, отдавший десятки лет своей жизни изучению листорезов, написал о них монографию с несколько неожиданным для неспециалиста названием Муравьи-листорезы. Экономика и организация . Сам факт .появления такой книги, написанной профессиональным ученым, говорит о том, что тайны биотехнологических процессов в гнездах общественных насекомых, бывшие ранее разве лишь предметом удивления, становятся областью весьма перспективных научных исследований.
