4F: Биология личности. Как древние инстинкты управляют нашими решениями — и как мы можем ими управлять

3. Память и обучение. Чтобы понять, стало ли «вкуснее», бактерия должна помнить, как было «вкусно» мгновение назад. Если стало «вкуснее», то идет навстречу, если «еда испортилась», то убегает. Когда вирус атакует бактерию, и ей удается выжить, бактерия запоминает его и в следующий раз уничтожит. Она способна учиться и запоминать врагов.

4. Реакция на стресс. При нехватке пищи или засухе некоторые бактерии могут перейти в состояние «глубокой заморозки». Они создают внутри себя сверхпрочную, обезвоженную спору, которая может выдерживать кипячение, радиацию и вакуум на протяжении десятков, а возможно сотен и тысяч лет. Когда условия станут благоприятными, спора снова прорастет в активную бактерию.

5. Предупреждение об опасности (и координация атаки). Каждая бактерия выделяет в окружающую среду небольшое количество сигнальных молекул. Пока бактерий мало, концентрация этих молекул в среде низкая. Когда популяция разрастается, концентрация сигнальных молекул превышает некий порог. Бактерии начинают действовать как единый суперорганизм. Они не атакуют зазря, а ждут, пока «толпа» не станет достаточно большой, чтобы «отмутузить» организм-хозяин и пробить его иммунную защиту. Это и есть система предупреждения («нас еще мало, сидим тихо») и координации («нас много, атакуем все вместе!»).

У бактерий есть многие сходные функциональные возможности, что и у растений и грибов.

Нужна ли разуму4 нервная система? Вот в чем вопрос. Рассмотрим три группы ученых.

Первая. Японские ученые под руководством Тосиюки Накагаки в 2010 году разместили кусочки овсяных хлопьев в точках, точно соответствующих географическому расположению Токио и 36 окружающих его городов. В экспериментальном «Токио» поместили слизевика (что-то вроде гриба). За 26 часов он вырастил сеть из своих отростков, соединив все «города». Получившаяся сеть была поразительно похожа на реальную схему железнодорожных путей вокруг Токио. Она была такой же эффективной по скорости транспортировки, экономичной по длине путей и устойчивой к случайным сбоям (если один путь перерезать, оставались обходные маршруты). Слизевик, не имея мозга и центрального управления, способен решать сложнейшую инженерную задачу по созданию оптимальной транспортной сети на которую тратятся миллиарды долларов. Это ярчайший пример децентрализованного биологического вычисления.

Вторая. Теперь взглянем на эксперименты Ганса Шпемана и Хильды Мангольд. Они взяли крошечный кусочек ткани с «затылка» одного эмбриона тритона и пересадили его на «живот» другому. И что вы думаете? Этот маленький кусочек заставил окружающие клетки «живота» передумать и начать строить… второй мозг и вторую спину! В итоге получился сиамский близнец. Этот эксперимент показал, что развитие — это не просто сумма независимых программ, а сложный диалог между клетками.

Третья. Теперь посмотрим группу экспериментов Майкл Левина. Классический взгляд говорит: «чтобы мыслить, нужен мозг». Левин отвечает: «чтобы мыслить, нужно уметь решать проблемы»5.

Эксперимент 1. Они обучили планарий (плоские черви) находить еду в определенной части лабораторной колбы, игнорируя другие. Затем они отрезали червям головы. Хвосты отрастили новые головы, с абсолютно новыми нейронами.

Эти «новорожденные» планарии вспомнили правильный путь к еде гораздо быстрее, чем черви, которых не учили раньше! Получается, что мозл лишний в этом уравнении. Память как-то «записана» в клетках тела. Тело «помнит», даже когда мозг уничтожен.

Эксперимент 2. Команда Левина «перепрограммировала» коллективный клеточный разум. Они брали эмбрион лягушки и, не меняя ни одного гена (с помощью специальных препаратов), нарушали биоэлектрическую коммуникацию между клетками, которые должны были сформировать лицо.

В результате вырастали головастики с совершенно искаженными, «кубистическими» лицами, как на картинах Пикассо: глаз мог вырасти на месте рта, рот сместиться в область хвоста и тд. Но самое поразительное — когда действие препаратов прекращалось, клетки сами начинали двигаться и перестраиваться, и через некоторое время у головастика формировалось абсолютно нормальное лицо!

У коллектива клеток есть «память» о том, как должно выглядеть нормальное лицо. Они знают конечную цель. И если их сбить с пути, они сами найдут способ вернуться к ней. Геном — это каталог деталей лего. А вот что из них соберется определяют биоэлектрические сети.

Эксперимент 3. Ученые брали клетки кожи и сердечной мышцы у эмбрионов лягушки и просто помещали их вместе в чашку Петри. Они, без всякого внешнего управления, сами собой собирались в крошечные, уникальные комочки — ксеноботов. Сердечные клетки начинали работать как моторчики, а кожные как корпус. Эти «живые роботы» могли двигаться, сгребать в кучки мелкие частицы, обходить препятствия и даже самовосстанавливаться после повреждений и размножаться!

Познание и способность к самоорганизации — это базовое свойство клеточных коллективов. Им не нужен мозг, чтобы решать простейшие задачи. Они сами себе мозг. Биоэлектрические сети, возможно, могут выполнять функции, аналогичные нейронным.

Левин говорит, что развитие жизни похоже на навигацию. Представьте, что вы идете по яндекс-картам к дому. Вы сворачиваете не туда, карта перестраивает маршрут и вы продолжаете путь. Так вот, Левин говорит, что все живое работает по этому принципу. В процессе развития эмбрион перестраивает свой маршрут, чтобы добраться до итоговой целевой формы «человек».

Какие два актуальных следствия я попробую выделить?

1. Чтобы лечить не обязательно «воевать» с организмом таблетками и хирургией. В будущем появится возможность корректировать маршрут биоэлектрической сети и стимулировать самовосстановление.

2. Чтобы достичь AGI в развитии искусственного интеллекта необходимо «чувствовать боль» от ошибки навигации так же остро, как это делает клетка. Видимо для этого надо к ИИ подключить киборгов. Гибрид с постепенным снижением процента живой материи.

Ганс Шпемана и Хильда Мангольд ходили по площадке и выясняли, кто здесь главный. Они обнаружили «главного прораба», который ходит с мегафоном и кричит другим рабочим: «Эй, вы, бригада номер пять! Стройте здесь позвоночник! А вы, бригада номер семь, начинайте строить мозг!». Их интересовал процесс управления: кто отдает команды и как эти команды передаются.

Майкла Левина не столько интересует, кто кричит в мегафон, сколько вопрос: «А откуда все рабочие, включая главного прораба, вообще знают, как должно выглядеть финальное здание? Где хранится этот трехмерный чертеж, эта целевая модель»? Он обнаружил, что этот чертеж «нарисован» не чернилами, а биоэлектричеством.

Давайте проведем мысленный эксперимент. Вот вам полный геном человека до последней буквы. Постройте из этого человека. Не получилось? Так и должно было быть. Проблема в том, что в ДНК нет ни слова о том, где должна быть ваша левая рука, правая пятка или ухо. Там нет координат для глаз, нет никаких инструкций. Знание генома подобно обучению алфавиту. Кто складывает из них предложения? Знать алфавит недостаточно, чтобы понимать «Войну и мир» Толстого или «Руслан и Людмила» Пушкина, правда ведь? Вопрос: кто писатель?

Помимо генетического кода, видимо существует биоэлектрический код. Это слой информации, который хранит «память» о строении тела — анатомии и морфологии. Он управляет регенерацией и развитием клеток. Для Шпемана клетка — это мешок с химией, для Левина — это батарейка. Если вы меняете химические сигналы (как Шпеман), вы влияете на запуск генетической программы строительства. Но если вы меняете биоэлектрический чертеж (как Левин), вы можете заставить ту же самую генетическую программу строить совершенно другие вещи — натянуть глаз на хвост или рот на затылок, а потом вернуть все обратно.

Оставим растения, грибы и клетки в покое и сделаем бóльший акцент на царство животных.

Умвельт

«Каждый субъект, подобно пауку, прядёт нити отношений к определённым свойствам вещей и ткёт их в прочную сеть, которая несёт его существование».

Якоб фон Икскюль.

Грегор Замза проснулся, потянулся и вдруг обнаружил, что превратился в отвратительное животное. Оно имело внешний скелет, ползало по стенам и потолкам, предпочитало протухшую пищу. Превращение отравляло жизнь ему и его семье пока он не обрел спасение в смерти.

В «Превращении» Франц Кафка заставил меня с первой же страницы представить, каково быть жуком. Примерно в тоже время Якоб фон Икскюль предположил, что у животных может быть собственное мироощущение — Umwelt. «Умвельт» — уникальный сенсорный мир каждого живого существа, его субъективная вселенная. Это не объективная реальность, а та ее часть, которая доступна организму через его органы чувств и важна для его выживания. Кто-то живет на ветвях дуба, кто-то под его корой, а кто-то в норе между корнями. Каждый воспринимает одно и тоже дерево по-своему.

Каково быть жуком?

Постройте у себя в голове многоэтажное здание. Потушите дневной свет, добавьте Луну и лунную дорожку у пруда рядом. Каждое животное сидит в своей квартире и смотрит на улицу через свое окно. Окно собаки — это мир запахов. Орла — острого зрения. Летучей мыши — мир отраженных звуков эха. Окно человека — мир цвета и форм. Все они смотрят на одну и ту же улицу (объективную реальность), но видят совершенно разные картины. Орел и человек в проигрыше, собака сориентируется по запаху, а летучая мышь отлично себя будет чувствовать. Ночь — это её стихия. Умвельт — это то, что видно из твоего «окна».

Или вот другая метафора. Представьте огромный магазин «Оптика эволюции». На витринах — тысячи «очков»: нюхательные, электрические, ультрафиолетовые, поляризационные, звуковые, социальные, языковые… Они микроскопические и гигантские, цветные и прозрачные, с тепловизорами и компасами, с носами и усами вместо линз. Каждое живое существо ходит в своих очках и видит через них особую версию мира — умвельт. Если мы хотим понять поведение, надо примерить их очки, а не навязывать им наши. У человека нет «волшебных очков», это всё те же линзы, что и у других, только многоэтажные и сменные. Мы научились проектировать линзы и менять их.

Бактерия E. coli — это крошечная подводная лодка без глаз и ушей. Если «запах» еды становится сильнее, лодка мчится вперёд. Если слабее — вертится и ищет новый курс. Очки очень быстрые, химические, короткодневные. Мир — это карта запаховых склонов.

Учёные ставили в каплю питательной жидкости разные молекулы, и бактерии выстраивались в «полосы миграции». Они словно катались на запаховом склоне горы: туда, где вкуснее.

Медуза — это плавающий зонтик с фонариками по краям. Эти фонарики — её глаза. Они простые, но позволяют видеть свет и тени, различать препятствия. Кубомедуза, например, способна заметить столбик и обплыть его, как водитель на тихоходной машине. Сенсорная карта — это пятна света и тени. «Очки» стали пропускать свет, мир стал наконец-таки видимым!

В аквариуме с препятствиями кубомедуза уверенно выбирает путь, ориентируясь на зрение. Для существа без мозга — впечатляюще!

У плоских червей, таких как планарии, зрение ограничено, и они могут различать свет и тень на расстоянии до 1 метра. У кольчатых червей зрение практически отсутствует. Дождевые черви могут улавливать запахи на расстоянии до 10 сантиметров. Тактильные рецепторы червей могут реагировать на расстоянии до 5 сантиметров. У дождевого червя нет глаз, но у него есть кожа, чувствительная к свету и вибрациям. Его «очки» — это вся поверхность тела. Шаги человека на почве для него — как гром или землетрясение. Мир червя — это барабанный концерт под землёй. Если постучать пальцами по земле, они мгновенно выползают наружу — думают, что начался дождь. «Очки» расширились по сравнении с медузой: к зрению добавилась телесная карта мира.

У насекомых глаза составные, как мозаика. Мир для мухи — это телевизор из сотен маленьких пикселей. Пчёлы видят ультрафиолетовые узоры на цветах — словно дорожные знаки «Сюда, мёд!». «Очки» стали функциональнее: зрение, запахи, вибрации улучшились. К примеру, мухи могут видеть в пределах до 30 метров. Однако многие другие насекомые ограничены по дальности обычно в пределах 1—5 метров. Муравьи способны улавливать запахи следов на земле на расстоянии до 5 см. Некоторые пауки могут ощущать вибрации на дальности до 10 метров, особенно если они передаются через паутину. У насекомых, таких как саранча, чувствительность к вибрациям может достигать нескольких метров.

Мир насекомых — мозаика из света, запахов, тактильных ощущений и вибраций. А мир пчелы — это еще и танцпол с указателями в ультрафиолетовых лучах.

У двустворок есть простые светочувствительные точки. А у осьминогов глаза почти как у нас — с линзой и сетчаткой. Осьминоги и кальмары могут различать объекты на расстоянии до 20 метров в условиях хорошей видимости. У некоторых моллюсков, таких как улитки, зрение ограничено до 10 см. Наземные улитки и устрицы могут улавливать запахи в пределах до 1 метра. Тактильные рецепторы моллюсков ограничены в пределах до 5 сантиметров.

Сенсорная карта: ко всему, что имеют черви и членистоногие добавляется полноценное зрение и память. Мир осьминога — это «подводное кино» с высококачественным изображением.

У рыб есть боковая линия — встроенный радар. Они чувствуют, кто проплыл рядом. Это латеральная система, позволяющая ощущать движения и колебания воды на расстоянии до метра. Рыбы способны улавливать запахи на расстоянии до 30 м в зависимости от концентрации химических веществ. Акула может улавливать запахи крови в пределах до 100—200 м. Рыбы могут визуально различать объекты на дальности до 30 метров. Тактильные рецепторы на коже могут реагировать на расстоянии до 5 сантиметров. Звуки — до 100 метров. По вкусовым ощущениям они в целом менее привередливы, чем осьминоги. Электрические рыбы идут дальше: они испускают слабые электрические поля и «смотрят» на их искажения в пределах 1 метра.

Сенсорная карта: добавляется латеральная система и электрические «тени» предметов. Мир рыбы — это течение и напряжение воды в аквариуме с возможность сканировать электрическое поле.

Если рядом плавают две рыбы с одинаковыми частотами, они «раздвигают» частоты, чтобы не мешать друг другу. Как два радиоприёмника, которые уходят на разные волны.

Лягушка смотрит через очки, где одна линза для воды, другая для воздуха. Её мозг воспринимает неподвижные объекты, но реагирует обычно на движение. Если муха неподвижна, то для лягушки её нет. Амфибии могут видеть объекты на расстоянии до 15 метров. Лягушки способны улавливать запахи на дальности до 1—2 м. Тактильные рецепторы до 5 сантиметров, а звуки в пределах до 100 метров — на таком расстоянии они слышат квакание друг друга. У личинок саламандр латеральная линия может ощущать движения и колебания воды до 1 метра.

Сенсорная карта: основное отличие от предыдущих, более древних животных — ориентация на движение. Мир лягушки — это мультфильм, где есть только движущиеся персонажи.

Биологи показывали лягушке неподвижные точки и движущиеся. Лягушка ловила только движущиеся. Если ей подкинуть мертвую, но съедобную муху — она её не съест.

Некоторые змеи имеют тепловые ямки. Для них мышь в темноте — это фонарь. Они хорошо обнаруживают концентрацию тепла. У гремучих змей инфракрасные рецепторы позволяют найти теплую, неудачливую мышку на расстоянии до 1 метра. Рептилии видят до 50 м, слышат до 10—20 м, улавливают запахи до 2 м. Тактильные ощущения до 5 см.

Сенсорная карта: тепловые пятна в пространстве. Она видит через призму тепловизора. Мир змеи — это тёмная комната с яркими тепловыми лампочками.

В полной темноте питон точно атакует тёплую игрушку, но игнорирует холодную.

Ястреб видит мышь с 3—4 километров. У большинства птиц обоняние менее развито, но у индейских грифов, обонятельные рецепторы позволяют улавливать запахи на расстоянии до 1—2 километров, что помогает находить падаль. Певчие птицы могут слышать друг друга в пределах до 1 километра, особенно в тихой обстановке. Голубь ощущает магнитное поле и возвращается домой. Птицы видят ультрафиолетовые узоры на перьях и листьях. У них впервые возникает культура, ярко проявляются забота, чувства, эмоции. Вороны мстительны. Ворон способен запоминать человеческие лица, одежду на срок до 5 лет. Эти птицы способны собрать стаю птиц (10—15 особей) и напасть на человека.

Это уже коллективные животные, имеющие отношения. Раз появляется культура, то из видового умвельта возникает культурный. Он больше не ограничивается только сенсорными органами восприятия. К примеру, одни попугаи одного вида используют веточки для добычи семян, а другие для извлечения насекомых из коры деревьев. Зяблики, меняют свои песни в зависимости от местных традиций. Молодые птицы учатся петь, подражая взрослым особям, и это может привести к различиям в песнях даже среди одной популяции. Группы одних и тех же птиц по-разному смотрят на мир!

Мир птицы — это Яндекс Карты с подсветкой в ультрафиолетовом спектре и высоким разрешением: мир ярких, четких визуальных образов. Причем карты начинают различаться с возникновением культуры: у кого—то Google Maps, у других Yandex Maps, у третих Bing Maps или Amap.

Исследователи помещали европейских малиновок в специальный «планетарий», где магнитное поле можно было менять искусственно. Птицы тут же меняли направление своих перелётных движений, подстраиваясь под новые «стрелки».

Некоторые виды оленей могут различать объекты на расстоянии до 1 километров. Слоны могут слышать низкие частоты на расстоянии до 8 километров. Эхолокация дельфинов слышна на расстоянии до 100 метров. Одна собака на прогулке «читает» запахи других собак в радиусе до 1—2 км, как мы посты в соцсетях: кто был, что делал, в каком настроении. Для них запах — это текст, где каждая буква — молекула. Бурый медведь чувствует мед, зарытый в землю, на расстоянии 20 м и глубине 50 см.

У млекопитающих развивается мир чувств и эмоций. Он окрасился в яркие эмоциональные тона («приятно», «страшно», «хорошо», «плохо»). Млекопитающие заняли все пространство: летают в атмосфере (рукокрылые — ночные охотники вроде летучей мыши), живут под землей (кроты), плавают в морях и океанах (дельфины), ходят по земле (обезьяны). У них глубокое целостное внешнее восприятие и раскрытие, взаимоинтеграция во внутренний мир друг друга. То есть умвельт млекопитающих включает не только сенсорную, но и психоэмоциональную сферу.

Собаки улавливают запах рака по дыханию человека. Им давали понюхать два образца — один с потом хозяина в спокойном состоянии, другой — в тревоге. Собаки сразу меняли поведение: становились либо расслабленными, либо настороженными, копируя эмоцию хозяина.

У обезьян цветное зрение помогает отличать спелые фрукты и выражения лиц. Павианы, к примеру, способны различать объекты в пределах 300—500 м. Обезьяны способны улавливать запахи на расстоянии до 10—20 метров. Звуки — до 300 метров. Они считывают эмоции и строят иерархии. У обезьян «очки» становятся ещё сложнее. Они не только видят и слышат чужих, но способны «считывать» своих. Имея мощные навыки восприятия внутреннего мира своих товарищей, обезьяны предвидят намерения сородичей. Они могут обманывать, хитрить, лукавить.

Сенсорная карта: лица, эмоции, статусы, настроения. Мир обезьяны — это игра не только во внешнем мире, но и внутреннем. Происходит сонастройка намерений коллектива — целеполагание.

Когда обезьяна наблюдала за рукой исследователя, берущей еду, у неё активировались те же нейроны, что и при собственном движении. То есть умвельт приматов включает в себя «жизнь других» — они видят не только предметы, но и намерения.

У человека всё, что есть у животных, плюс язык, культура, технологии. Человеческие «очки» реальности — самые навороченные. Мы не просто воспринимаем объекты, запахи, звуки и эмоции. Мы способны воображать то, чего нет здесь и сейчас. Мы слышим, видим, нюхаем, осязаем и думаем. Создаем искусственные органы восприятия: микроскопы, телескопы. Мир человека — мир, расширенный приборами и символами.

Человек — не «другой вид очков», а конструктор многолинзовой оправы. Какие хотим, такие линзы и поставим себе. Единственное, что не можем — ощущать себя как слон, таракан или медуза. Пчела фильтрует ультрафиолет и запах, рыба — электрические искажения, собака — летучие органики, человек — идеи.

Почему понимание умвельта критически важно? Избавляет от избыточного антропоцентризма. Чужие умвельты непонятны и неощутимы для нас. Главная ошибка — тестирование животных в нашем, человеческом умвельте. Мы даем обезьяне задачу на распознавание лиц и восхищаемся, как хорошо она справляется, потому что это важно для нас. Но мы редко даем собаке задачу на распознавание тысяч запахов, хотя в этом она — гений, а мы — абсолютные профаны. Это важно для неё, но не для нас.

Франс де Вааль спрашивает: «Кто умнее? Тот, кто лучше решает ВАШУ задачу, или тот, кто идеально решает СВОЮ?»

Это объясняет кажущуюся «глупость» животных. Многие классические эксперименты проваливались не потому, что животные были глупы, а потому, что задача была сформулирована вне их умвельта.

Шимпанзе долго не могли справиться с задачей по сортировке фотографий сородичей, пока ученые не догадались, что для обезьяны, живущей в густом лесу, гораздо важнее не лица, а задницы, которые они видят гораздо чаще. Когда им дали сортировать фотографии «поп» сородичей, они справились с задачей блестяще и мгновенно.

Слоны долго не могли решить задачу, где нужно было дотянуться до еды палкой. Ученые были в недоумении: неужели они глупее обезьян? Ответ был в умвельте: для слона главный орган манипуляции хобот. Он не привык использовать что-то другое. Когда задачу изменили так, чтобы слон мог использовать хобот в полной мере (например, дуть через трубу, чтобы сбить еду), он решал ее с легкостью.

Это заставляет нас ценить другие формы интеллекта6. Интеллект — это не одна-единственная шкала, на вершине которой человек. Это целый набор разных когнитивных способностей, и каждое животное развивает те, что нужны ему для выживания. Летучая мышь создает в своем мозгу подробнейшую трехмерную карту комнаты, используя только звук. Она «видит» ушами. Можем ли мы, приматы, зацикленные на зрении, вообще представить себе сложность такой задачи?

Белка, прячущая тысячи орехов, решает сложнейшую пространственную задачу, которую не под силу решить большинству людей. Ее умвельт — это мир запахов, текстур и пространственных координат, связанных с едой.

Пролетающая над лугом пчела видит покачивающиеся на ветру (расплывчатое изображение) цветка и спускается поближе, чтобы обследовать глазами получше.

Водяные пауки рода Pirata ориентируются по вибрации поверхности воды, подбегают к жертве и уже визуально убеждаются. Другие пауки ориентируются по вибрации паутины, но обследуют жертву на конечном этапе прикосновениями (осязание) и пробой на вкус укусом. Если все ок, то начинает «пеленать» жертву. Они плохо видят и слышат, но великолепно ощущают вибрации.

Членистоногие, в частности, насекомые имеют малые размеры: не микромир простейших, но и не макромир позвоночных. Трудно представить этот мир с его микроландшафтами и микроклиматами. Они живут в других условиях температуры, освещения, климата, рельефа и т. д. Закройте глаза и побудьте пару секунд жуком, ползающим по стенам произведения Франца Кафки.