На экране в это время брызгун одного за другим сбивал пауков, бабочек, кузнечиков и муравьев. Рыбы были похожи на персонажей из видеоигр, действуя удивительно быстро и точно, поэтому наблюдать за ними было очень интересно. Но почему Шустер был так уверен, что их навыки были не просто проявлением инстинктивного поведения?
Шустер улыбнулся, услышав мой вопрос, и, сохраняя на лице выражение «просто-посмотрите-на-это», открыл еще одно видео. На нем в замедленной съемке было записано, как брызгун стреляет в паука. Струя воды, вылетевшая изо рта рыбы, летит по воздуху как мокрый снаряд и сбивает паука в бассейн.
– Чтобы сделать этот выстрел, рыба должна просчитать все: расстояние до цели, силу, которую ей нужно приложить, чтобы сбить его, место, куда он приземлится, и скорость, с которой он будет падать, чтобы успеть поймать его, – объяснил Шустер. Так как молодые брызгуны плохие стрелки, они должны научиться все это делать, – добавил он. – А это, в свою очередь, означает, что этот процесс носит когнитивный характер.
В лаборатории Шустер со своими учениками записывал на видеокамеру выстрелы рыб по различным целям: стационарным, движущимся, горизонтальным, вертикальным, большим и маленьким. А уже после этого исследователи анализировали высокоскоростные изображения кадр за кадром. Из проведенных экспериментов ученые узнали, что большинство рыб могут управлять горизонтальными выстрелами, но должны практиковаться, чтобы научиться выполнять вертикальные выстрелы. Большинство брызгунов также очень хорошо справляются со стационарными целями, но даже самые лучшие стрелки не могут поразить движущуюся добычу, пока не отработают этот навык в течение нескольких дней. По словам Шустера, каждое увеличение высоты цели или скорости мгновенно останавливает рыб, заставляя их «скорректировать свои выстрелы и сделать новые расчеты».
У брызгунов есть «общие правила», которые лежат в основе их расчетов. Вместо того чтобы просто выбрасывать струю воды наугад, рыба прицеливается, но при этом ориентируется не на размер добычи, а на то, насколько крепко насекомое держится за ветку. Другие исследователи доказали, что эта сила сцепления прямо пропорциональна размеру животного.
– Именно эта сила сцепления является целью брызгуна, – пояснил Шустер. – Они сбивают свою жертву струей воды, которая примерно в десять раз сильнее той силы, с которой насекомое цепляется за ветку.
После того как брызгун сбил свою жертву, он должен просчитать, куда упадет добыча и с какой скоростью ему нужно плыть, чтобы схватить ее. Рыба не следит за полетом своей добычи, как делают бейсболисты, когда вычисляют, где нужно ловить летящий мяч. Это было бы напрасной тратой времени. Вместо этого Шустер и Шлегель обнаружили, что как только добыча начинает падать, брызгун вычисляет, куда она упадет, и определяет, насколько быстро ему нужно плыть, чтобы попасть туда и схватить добычу, когда она только соприкоснется с водой. Стрелок не может долго думать, ведь в дикой природе брызгунам, живущим стаями, за каждого сбитого насекомого приходится конкурировать друг с другом, а также со многими другими крупными рыбами. Им приходится принимать моментальные решения.
– Брызгуны делают эти расчеты за сорок миллисекунд, т. е. за доли секунды, – сказал Шустер. – Сейчас некоторые люди критикуют нас и говорят, что они не могут думать, потому что всё это слишком быстро. Значит ли это, что если бы рыба делала это медленнее, то тогда она могла бы думать? – Шустер засмеялся и покачал головой. – Мы иногда принимаем решения так же быстро. Но никто не ставит под сомнение наши мыслительные способности. На самом деле брызгун может охотиться на свою добычу медленнее, но делает это только тогда, когда он находится в аквариуме один. В конце концов, зачем тратить энергию, если не с кем соревноваться?
– Брызгуны принимают свои решения и делают расчеты, используя свой мозг, – подчеркнул Шустер. – Из сравнительных анатомических исследований нейробиологи узнали, что мозг всех позвоночных, и у рыб в том числе, работает одинаково, передавая химические и электрические сигналы между клетками.
Для рыб некоторые из наиболее важных нейронных сигналов касаются хищников. Даже намек на хищника активизирует нейроны в задней части мозга, и рыба мгновенно уплывает. Брызгун, как только видит хищника, начинает бежать (этот момент, когда мозг подает сигнал телу, называется С-старт). То же самое происходит, когда они охотятся за своей жертвой, и это означает, что в обоих случаях включаются одни и те же нейроны, даже если один из этих процессов (погоня за добычей) намного сложнее, чем второй (побег).
– Эволюция часто так делает, а именно: адаптирует существующий механизм для нового использования, – продолжал Шустер. – Разница между двумя типами С-стартов заключается в том, что во время погони за добычей нейроны активизируются только после того, как добыча начинает падать. Рыба едва успевает рассмотреть [свою жертву], и на основе этой незначительной информации она с помощью своей небольшой нейронной сети делает все расчеты. Это доказывает, что для принятия точных и сложных решений не требуется большой мозг. Работа может быть выполнена с помощью относительно небольшого количества нейронов. Брызгуны дают нам возможность на клеточном уровне понять, как мозг в целом принимает решения.
Мы вернулись в лабораторию, чтобы еще раз понаблюдать, как брызгуны практикуются в стрельбе. Шлегель повесил прозрачный пластиковый диск диаметром 10 см над аквариумом. Он висел в воздухе на высоте тридцати сантиметров над поверхностью воды. Из коробки с замороженными мухами Шлегель достал одну и быстро засунул ее в аквариум, чтобы смочить. Затем, сложив руки вместе так, чтобы рыба не смогла увидеть муху, он засунул ее в нижнюю часть диска.
– Сложив руки, я подаю им знак, – сказал он. – И они уже знают: понятно, мы должны быть внимательными.
Как хорошие ученики, восемь брызгунов быстро выстроились в ряд в противоположном конце аквариума, повернувшись к диску. Как только Шлегель опустил руки и отступил назад, неожиданно – бах! – одна из рыб сбила муху в воду. Все рыбы помчались, чтобы получить приз, и мне показалось, что гонку выиграла совсем не та рыба, которая сбила муху.
– Да, – сказал Шлегель, показывая на меткого брызгуна, – получил муху не тот, кто ее сбил.
Шлегель положил другую муху на диск, и вдруг – хоп! – она упала вниз. На этот раз рыбы устроили такую брызгающую гонку, что я упустила из виду победителя. Но Шлегель меня успокоил:
– На этот раз добыча досталась стрелку.
Так как Шлегель не маркировал своих рыб, как это делал Найджел Фрэнкс со своими муравьями, мне было не понятно, какой метод он использовал для их идентификации. Мне казалось, в такой грубой гонке, как эта последняя, было очень трудно догадаться, какая рыба и что сделала. Однако Шлегель сказал, что рыб можно было отличить по их поведению.
– Мы их так и различаем, – сказал он. – Когда вы работаете с ними в течение нескольких недель, то видите, что они действительно разные. Некоторые никогда не стреляют, когда они все вместе, а стреляют только тогда, когда оказываются в аквариуме одни. Так они хитрят, – уточнил Шлегель. – Они позволяют другим выполнить работу, но затем пытаются получить муху вместе с остальными. Доминирующая рыба постоянно прогоняет остальных и мешает им выстрелить, охраняя то место, с которого они предпочитают стрелять.
Различия в поведении брызгунов не вызывали особых проблем, пока Шустер (других студентов в лаборатории уже не было) не начал изучать, как особенно хорошие стрелки брызгунов стреляют по движущейся цели. По крайней мере пятеро в стае считались такими, но как только цель начала двигаться, рыбы уже были не в состоянии попасть по мухе, которая перемещалась со скоростью улитки. Через несколько дней, по словам Шлегеля, «у них стало лучше получаться». И хотя он не присутствовал в лаборатории в ходе этого исследования, результаты этого эксперимента были настолько захватывающими, что он практически выучил их наизусть.
– Ну, один стал лучше. – Шлегель сделал паузу. – Этот суперстрелок поражал цели, которые двигались так быстро, как шершень. Но это был настоящий аквариумный хулиган. Он лишал рыб возможности выстрелить, отталкивая претендентов.
– В результате нам пришлось его удалить, – сказал Шустер. – Мы думали, что он портит наш эксперимент, и уже планировали потратить несколько дней, чтобы потренировать других рыб.
Вместо этого менее проворная четверка начала стрелять по движущейся цели почти так же хорошо, как хулиган.
– Они хорошо стреляли во все, что движется, – рассказывал Шлегель, – как по мухам, летящим медленно, как улитки, так и по тем, которые летали как пули. Они научились стрелять по движущейся мишени и оценивать влияние гравитации, наблюдая за самым метким стрелком. А это означает, что они поняли, как это делает другая рыба.
