Уголок лаборатории в Институте аналогии.

Тысячи примеров естественного отбора и борьбы за жизнь видел я в черных, мрачных, безлесных горах Кара-Тау. Вот гусеницы бабочки-совки, пожирающие листья тау-сагыза. Они кажутся опасными вредителями. Но собрав штук сто таких гусениц в горах и принеся их в кибитку-лабораторию в ущелье между гор, я нахожу, что 95 % их заражено паразитом-наездником и что все они погибнут через несколько дней. Вот так вредитель! Он оказывается совсем не таким опасным. А если собрать и размножить этих паразитов, то вредителя можно будет и вовсе уничтожить!

«Изменчивость, наследственность и естественный отбор, — писал Дарвин в 1859 году, — лежат в основе эволюционного процесса». В свободные часы в экспедиции я часто думал о том, как впоследствии развивалось это учение Дарвина. Об изменчивости создана целая новая наука — биометрия. По наследственности написаны томы точных и кропотливых исследований. Ну, а что нового мы знаем о естественном отборе? Почти ничего! Те примеры естественного отбора, которые были известны Дарвину, повторяются в учебниках биологии до наших дней, и никто не потрудился над тем, чтобы углубить, продолжить эти наблюдения. А важно ли это? Конечно, да! Ведь на примере тау-сагыза и гусениц-вредителей мы видели, что процессы борьбы за жизнь и естественный отбор, которые протекают в природе сами собой, очень важны для хозяйственной деятельности человека. Тау-сагыз, которого побеждают другие растения, надо спасти, так как он нам нужен, а гусениц, пожирающих тау-сагыз, надо уничтожить, и это можно сделать с помощью других насекомых — наездников. Так как же не изучать процесса естественного отбора, если он так важен! И если биологи до сих пор очень мало здесь сделали, так надо самому взяться за это дело!

Но одно — пожелать изучать естественный отбор, а совсем другое — знать, как приступить к этому. И только тогда, когда я приехал в Москву и стал работать в Институте зоологии Московского университета, в лаборатории экологии, я начал понимать, как мне следует работать. Я очень хорошо помню лето 1932 года, когда в огромном светлом зале университетской библиотеки я читал работу американского ученого Лотка. И то, что я прочел, меня поразило. Лотка сделал тот шаг, на необходимость которого указывал сам Дарвин.

Биологи до сих пор рассматривали определенных зеленых гусениц данного вида, которых поражают маленькие черные проворные наездники также определенного вида. Но ведь можно отвлечься от данных гусениц и данных наездников и посмотреть, каковы законы взаимодействия гусениц и наездников вообще.

Мы ведь знаем, что медь, железо и алюминий от нагревания расширяются, и мы отвлекаемся от данных меди, железа и алюминия и формулируем более общий закон о том, что металлы при нагревании расширяются.

Вот Лотка и попробовал найти такой закон для взаимоотношений жертв и хищников, или паразитов. Утверждение, что паразиты уничтожают гусениц, Лотка выразил на математическом языке с помощью диференциального уравнения. Он вывел закон борьбы за существование между паразитами и гусеницами, который гласит, что чисто тех и других будет закономерно изменяться во времени и что можно предсказать, сколько через определенное время будет гусениц и сколько паразитов, зная, конечно, их первоначальное количество.

Много таких закономерностей борьбы за существование сформулировал Лотка, основываясь на учении Дарвина. Его математические исследования составили целую книгу в пятьсот страниц, на чтение которой мне пришлось затратить не один день. Помню, как прозрачными холодными октябрьскими вечерами я думал, выходя из библиотеки: верно ли все это? Биология всегда останется биологией, и чтобы сделать какое-нибудь обобщение, надо сперва изучить много отдельных, частных случаев. Не построил ли в воздухе свои теории американский ученый Лотка? Ведь он сам не производил никаких опытов, а только составлял математические уравнения. Но, чтобы установить настоящую закономерность естественного отбора, надо изучать животных, вести наблюдения и лишь потом обрабатывать их с помощью математических уравнений. Здесь нельзя выдумать ничего из головы. И вот я решил заняться таким делом: на основе опытов с животными и диференциальных уравнений установить законы естественного отбора.

* * *

Трудное дело — выбрать животных, подходящих для биологических опытов. При изучении естественного отбора эти трудности особенно велики. Животные должны быть мелки— в лаборатории не так уж много места, — и строение их должно быть по возможности просто. Затем, они должны очень быстро размножаться. Для изучения естественного отбора потребуется вывести много поколений хищников и жертв. Если жертва размножается только раз в году, то, чтобы получить хотя бы пятьдесят поколений, потребовалось бы по меньшей мере пятьдесят лет. Такие темпы совсем непригодны для молодого советского ученого!

Мне пришлось ставить опыты со многими мелкими беспозвоночными животными, и с каждым из них были свои затруднения. Иногда недели за неделями следовали неудачи, пока наконец какое-нибудь случайное наблюдение, какое-нибудь изменение химического состава среды не приводило к желанному результату, — животное быстро и успешно начинало размножаться в лаборатории. Я расскажу здесь только об одной группе опытов, поставленных с мучными клещами, успешным результатом которых я был особенно доволен потому, что он имеет непосредственное значение для практики.

Слева — клещ-хищник; справа — кучной клещ (под микроскопом).

Мучной клещ — опасный вредитель зерновых запасов. Маленький, почти невидимый простым глазом, он страшно быстро размножается. Поедая и загрязняя зерно, он превращает ценный продукт в никуда не годные отбросы. Как раз такой объект может подойти для изучения законов естественного отбора! Но сперва только следует найти какого-нибудь паразита этого клеща, который бы на наших глазах быстро уничтожал его…

В нашей университетской лаборатории почти темно. Только дальний угол комнаты слегка освещается большим ящиком — термостатом, в котором с помощью специальных нагревательных приборов и автоматических регуляторов поддерживается постоянная температура воздуха. В термостате стоят стеклянные банки — эксикаторы, и в каждую из таких банок вложены десятки мелких баночек, в которые насыпана мука с мучными клещами. В эксикаторах поддерживается постоянная влажность воздуха. Для этого в них помещены сосуды с растворами серной кислоты определенной концентрации.

На столе стоит микроскоп, в который можно смотреть сразу двумя глазами. Перед самым зеркалом микроскопа маленькая яркая электрическая лампочка бросает узкий пучок света прямо в микроскоп. Справа от меня на том же столе стою: эксикатор с пробирками, наполненными клещами, и я в продолжение нескольких часов вынимаю одну пробирку за другой, просматриваю и подсчитываю клещей.

Одну из проб, полученную с какого-то склада, я уже просмотрел и ставлю назад. Не совсем обычная картина, виденная мною, но еще не осознанная, заставляет меня задержать руку с пробиркой. Почему важные наблюдения часто делаются именно таким образом? Я осторожно высыпаю содержимое пробирки на большое вогнутое часовое стекло, вооружаюсь двумя длинными тонкими пипками с деревянными ручками и начинаю еще раз медленно просматривать под микроскопом муку из пробирки, крупинку за крупинкой. Как всегда, я ясно вижу маленьких беловатых, почти яйцевидных, с короткими ножками, мучных клещей, но вот среди них попадается один, раза в два более крупный, с быстрыми, резкими движениями, на длинных сильных ногах, с вытянутыми вперед челюстями, напоминающими бивни. Тотчас мелькает догадка: не хищный ли это клещ, которого я так долго разыскиваю! Дальнейшие наблюдения подтверждают эту догадку. Эти большие клещи — хищники, которые уничтожают мелких вредных мучных клещей. Вот прекрасный объект, на котором можно изучить законы борьбы за существование и естественный отбор у животных и вместе с тем разработать биологический способ борьбы с вредным клещом — уничтожение его с помощью хищного клеща.