Wędrująca kolonia mrówek rozsyła zwiadowców przeczesujących peryferie pochodu. Gdy jednak zaczynają oni znikać w tajemniczych okolicznościach, owady zwierają błyskawicznie szyki, wycofując grupowe macki niczym dłoń cofająca oparzone palce.
To, że mrówki ze sobą współdziałają i komunikują się, nie jest żadnym odkryciem. Liczne ich gatunki dostarczają podręcznikowych przykładów koordynacji i pracy dla wspólnego dobra. Działania te przebiegają tak sprawnie, że naukowcy myślą o całych stadach mrówek jako o organizmach, których postępowanie łatwiej zrozumieć, jeśli poszczególne osobniki traktuje się jak komórki jednego ciała. Pod niektórymi względami funkcjonowanie takiego zbioru jest nawet lepsze niż zwykłych organizmów. Nie ma w przyrodzie stworzeń, które potrafiłyby wykonać niektóre dostępne dla takiego kolektywu triki, jak choćby jednoczesne rozbiegnięcie się we wszystkie strony, jeśli zagrożenie pojawia się w samym centrum. Przy tym nawet legendarna elastyczność ameby wypada blado. Żeby więc podkreślić nadzwyczajność zbiorczego bytu, wspólnoty takie nazywa się superorganizmami.
Jednak sam termin początkowo miał określać coś innego. Kiedy James Hutton utworzył go w roku 1789, nie miał również na myśli wyjątkowo ponętnego atlety czy nadzwyczajnie sprawnej wojowniczki ani nawet dziecka zadziwiająco odpornego na wszelkie możliwe choroby. Ten żyjący w Edynburgu naukowiec, zwany ojcem geologii, myślał znacznie szerzej, właściwie to niemal najszerzej jak się da. To naszą ulubioną planetę, Ziemię, postrzegał jako jeden gigantyczny organizm i uważał, że kluczem do zrozumienia rządzących nią procesów jest fizjologia. Idea geofizjologii była później rozwijana przez Władimira Wiernadskiego i Guya Murchiego, a najbliżej naszych czasów upowszechnili ją James Lovelock i Lynn Margulis, którzy w latach 70. XX w. sformułowali słynną hipotezę Gai, nazwaną tak oczywiście na cześć greckiej bogini – Matki Ziemi.
Pomysł, że cała nasza planeta jest gigantycznym bytem z własnymi systemami regulacyjnymi, a kto wie – może nawet świadomością, trafił w tym czasie na nadzwyczajnie podatny grunt. Zachwycili się nim wyznawcy filozofii New Age, mistycy, hipisi, bardzo głębocy ekolodzy i wszyscy inni medytacyjno-chemiczni poszukiwacze nadświadomej więzi z życiem, wszechświatem i całą resztą. Bo to rzeczywiście piękna i poetycka wizja. Mniej skłonna do romantycznych uniesień społeczność naukowa podeszła do sprawy z większym sceptycyzmem, ale chyba trudno nie zgodzić się z tym, że hipoteza Gai to bardzo trafna alegoria. Jej twórcy, poważny biolog z poważną biolożką, tak naprawdę nie myśleli o Ziemi jako o faktycznie żyjącej i czującej istocie, ale zaproponowali syntetyczne spojrzenie na całość procesów ekologicznych zachodzących w biosferze, które pozwala nam lepiej zrozumieć wszystkie niezwykłe i zaskakujące powiązania obserwowane przez naukowców.
Staruszki kontra koniczyna
Im więcej wiemy o klimacie, atmosferze czy chociażby zasoleniu oceanów, tym bardziej fascynujące dostrzegamy połączenia i zależności zarówno wewnątrz ekosystemów, jak i pomiędzy nimi. Obserwujemy troficzne kaskady, czyli zaburzenia łańcuchów pokarmowych, w których szczytowy drapieżnik, oddziałując na zachowanie i liczebność swoich ofiar, pośrednio wpływa na wszystkie poziomy ekologicznej piramidy, choć związki te są często zupełnie nieoczywiste. Jedną z najbardziej spektakularnych i znanych kaskad troficznych zaobserwowano w Parku Narodowym Yellowstone, gdy pod koniec XX w. reintrodukowano tam wilki. Filmik opisujący wynikłe z tego zmiany (How Wolves Change Rivers) był hitem Internetu. W dużym skrócie chodzi o to, że wilki zredukowały liczebność jeleniowatych i wystraszyły je z otwartych przestrzeni. Jednocześnie ograniczyły też występowanie kojotów. W efekcie zrobiło się więcej roślin, z drzewami włącznie, a także wzrosły populacje gryzoni i zajęczaków. To stworzyło nowe siedliska i nisze, przyciągając do parku wiele gatunków wymarłych tam nawet od ponad 100 lat, np. bobry i średniej wielkości drapieżniki. Wzmocnione bujniejszą roślinnością brzegi rzek utrwaliły się, koryta – ustaliły i zwęziły, bobry potworzyły nowe rozlewiska i nie tylko bioróżnorodność, ale nawet krajobraz Yellowstone się zmienił. Za sprawą wilków.
Równie kapitalny przykład, także nagłośniony stosownym filmikiem (How Whales Change Climate), pochodzi z oceanów. Wieloryby nie tylko zjadają zooplankton, kryla i małe ryby, ale dostarczając do wody swoje imponujące i bogate w żelazo odchody, użyźniają także strefę fotyczną, zwiększając liczebność fitoplanktonu, czyli małych roślinek. Ponadto, pływając w wodnej kolumnie, fizycznie przenoszą plankton ku powierzchni, czyli do światła. Plankton roślinny karmi kolejne piętra troficzne (a zatem wieloryby hodują swoje ofiary), ale też pochłania ogromne ilości dwutlenku węgla z atmosfery. Czyli im więcej wielorybów, tym mniej gazów cieplarnianych.
Przy tak charyzmatycznych konkurentach jak wieloryby blednie nieco mój osobiście ulubiony przykład nieoczywistych zależności ekologicznych, czyli stwierdzony w Wielkiej Brytanii związek między zagęszczeniem starszych samotnych pań w danej okolicy a obfitością koniczyny. Jak to możliwe? To proste – starsze panie trzymają dla towarzystwa koty, czyli im jest ich więcej, tym przytulających się zabójców też. Czyli jest mniej gryzoni. Te, kopiąc nory, niszczą podziemne gniazda trzmieli. Czyli jak mniej myszy, to więcej trzmieli. A trzmiele to jedyne owady z wystarczająco długim językiem i apetytem na nektar koniczyny, żeby móc ją zapylać.
Nasza planeta dysponuje też systemami regulacyjnymi działającymi na globalną skalę, choć nic nie wskazuje na to, żeby stała za nimi jakaś wyższa świadomość. Zwykłe zjawisko osmozy, czyli tendencja wody do przepływania z roztworów o niższym stężeniu do tych, w których jest ono wyższe, powoduje wyrównywanie zasolenia w oceanach. Rejony polarne, dzięki efektowi albedo polegającemu na odbijaniu promieniowania słonecznego, nie tylko są chłodne, lecz także chłodzą całą atmosferę. Od lodu i śniegu odbija się więcej promieni, w wyniku czego mniej ciepła zostaje na Ziemi. Nie są to, niestety, systemy niezawodne, co widzimy właśnie teraz, kiedy nasza działalność wybija je z dynamicznej równowagi. Im jest cieplej, tym śniegu i lodu mniej, czyli coraz bardziej odkrywa się ciemna powierzchnia wód morskich. Ta z kolei pochłania więcej promieniowania, więc robi się jeszcze cieplej, zatem znika coraz więcej lodu, odsłania się coraz więcej wody, przez co jest wchłaniane jeszcze więcej ciepła i ta klimatyczna spirala coraz bardziej się rozpędza.
Langusty idą gęsiego
No ale zostawmy na chwilę sprawy globalne i wróćmy do mikroskali. Obecnie superorganizmami najczęściej nazywa się sprawnie funkcjonujące społeczności, których zachowanie najłatwiej zrozumieć, porównując je do pojedynczego organizmu. To nie musi być stały układ. Często zwierzęta łączą się w takie skoordynowane stada tylko w podróży, by następnie wracać do indywidualnego życia. Każdy, kto obserwował hipnotyczne ruchy ławicy ryb albo stada ptaków (tu chyba najbardziej znanym i spektakularnym przykładem są szpaki), musiał pomyśleć, że tworzą one jedną, pulsującą całość. Jednak nie ma w nich żadnej zbiorowej świadomości – poszczególne osobniki obserwują po prostu swoich sąsiadów i robią dokładnie to samo. Efekt jest oszałamiający, zwłaszcza gdy liczące czasem miliony jestestw zbiorowiska płynnie skręcają lub unikają drapieżnika, takiego jak wieloryb albo sokół wpuszczany w nagle pustoszejący środek grupy. Każdy osobnik działa tu jednak we własnym interesie, wykorzystując zasadę bezpieczeństwa w liczebności. Nawet jeśli takie stado aktywnie się nie broni, kiedy jest się jego członkiem, prawdopodobieństwo, że to właśnie konkretny zwierzak zostanie zjedzony, dramatycznie maleje. Do tego dochodzi przeszkadzający drapieżnikowi tzw. efekt konfuzji, którego działanie najłatwiej zrozumieć, próbując łapać lecące piłki. Jeśli ktoś rzuca nam jedną, szanse mamy spore. Jeśli piłek jest więcej, bardzo możliwe, że nie złapiemy żadnej, bo gdy tylko uda nam się skupić na jednej, następna przelatuje nam tuż przed oczami i odwraca naszą uwagę.
Co roku u atlantyckich wybrzeży Ameryki Północnej odbywa się widowiskowy spektakl podwodnej migracji. Gdy lato dobiega końca i nadciągają jesienne sztormy, tysiące langust łapią się za ogony i wędrują w kolumnach, których długość może osiągać kilkadziesiąt metrów. Jedna za drugą, drobnymi kroczkami langusty pokonują nawet ponad 300 km, kierując się ku głębszym i spokojniejszym wodom. Oczywiście takie trzymanie się swoich nie tylko ułatwia orientację i ogranicza możliwość złapania, ale też zwyczajnie pomaga utrzymać równowagę wśród wodnych prądów.
Niektóre kręgowce też tak robią. Liczni przedstawiciele rodziny ryjówkowatych, czyli małych ssaków owadożernych, do których należą m.in. zębiełki, ryjówki i myszoryjki, prowadzą swoje młode w charakterystycznych karawanach. Jeden malec chwyta zębami zadek swojej mamy, następny łapie w ten sposób tego pierwszego, trzeci drugiego itd., dzięki czemu cała rodzina idzie za rodzicielką jak przedszkolaki uczepione sznurka i nikt się nie gubi. Bardziej spektakularnym zjawiskiem, choć o dużo niższej zawartości słodyczy, jest jeden z najrzadszych i najniezwyklejszych fenomenów naszej przyrody, czyli pleń. Zwany też robakiem hufcowym pleń to taki superrobal wypełzający prosto z sennych koszmarów – długi na kilka metrów i gruby nawet na 10 cm wąż poruszający się z prędkością około 25 cm/min. Zbudowany jest z tysięcy podróżujących w zbitym tłumie maleńkich, szklistych larw muchówki, o rozkosznej nazwie ziemiórka pleniówka, włażących jedna na drugą. Plenia spotyka się na przełomie wiosny i lata głównie w górskich lasach, choć 11 razy widziany był również w Puszczy Białowieskiej. Poza tym niewiele o nim wiadomo, włącznie z tym, że wciąż zastanawiamy się, po co larwy go formują, kim razem są i dokąd zmierzają.
Mózg i jajnik
Jednak słowo superorganizm przede wszystkim odnosi się do stałych społeczności, których członkowie funkcjonują wspólnie niczym komórki i narządy żywego ciała, często poświęcając się dla dobra ogółu. Przytoczony na samym początku opis kolonii mrówek ilustruje doświadczenia, które w 2015 r. przeprowadzili brytyjscy naukowcy. Metodycznie prześladowali 30 wędrujących kolonii mrówek, zabierając najpierw tylko peryferyjnych zwiadowców, co wywołało właśnie reakcję koncentrowania się w obronnej formacji. Reakcje rozproszenia następowały, gdy badacze usuwali mrówki z samego centrum. Cała kolonia reagowała jak pojedyncze zwierzę, ale takie działanie nie dotyczy tylko podróży. Ścisły podział ról i koordynacja działań to dla owadów społecznych codzienność. Bardziej fachowo nazywa się takie owady eusocjalnymi, czyli prawdziwie społecznymi. Żeby na taką nazwę zasłużyć, trzeba spełniać trzy podstawowe kryteria. Należy wspólnie opiekować się młodymi, nie zwalając wszystkiego na matkę. Ponadto musi istnieć podział na kasty, z których przynajmniej część jest bezpłodna. No i pokolenia muszą na siebie zachodzić, czyli jednocześnie żyją matka, jej dorosłe potomstwo i młode osobniki, dzięki czemu można opiekować się rodzeństwem zamiast samemu się rozmnażać. Kasty w takich społeczeństwach są często bardzo wyspecjalizowane. U niektórych gatunków mrówek samych tylko robotnic są trzy rodzaje (małe, średnie, duże) i każda z grup wykonuje odrębne zadania. U innych są wojowniczki, których zadanie polega na zatykaniu wejść do mrowiska własną głową przypominającą korek. Niektóre kasty termitów mają głowy wyglądające jak pistolety na wodę, służące do spryskiwania napastników odrażającymi substancjami. A wśród północnoamerykańskich mrówek z rodzaju Myrmecocystus napotkamy nieszczęśniczki, które całe życie spędzają, wisząc głową w dół w charakterze żywych baryłek na miód. Ich dolce vita kończy się, gdy krewniacy (lub ludzkie dzieciaki uwielbiające takie podziemne cukierki) sięgają po odłożone zapasy.
W naszym ciele zdecydowana większość komórek też nie służy rozmnażaniu się, choć wszystkie są ważne dla ludzkiego organizmu. Dlaczego jednak bezpłodne kasty u gatunków eusocjalnych tak się poświęcają dla ogółu? Jak to się ma do nadrzędnej zasady ewolucyjnej, według której należy zrobić wszystko, by w następnym pokoleniu znalazły się nasze geny, bo inaczej to nie działa? A jednak działa, i to tak skutecznie, że owadów społecznych mamy na świecie około 12 tys. gatunków, czyli mniej więcej tyle, co wszystkich gatunków ptaków i ssaków. Kolonie niektórych afrykańskich mrówek mogą liczyć 22 mln osobników ważących razem 20 kg (to masa netto, bez gniazda), a taniec pszczół jest jednym z najdoskonalszych systemów komunikacyjnych, jakie znamy w przyrodzie. Czyli owady społeczne niewątpliwie doskonale sobie w ewolucji poradziły. Ich kluczem do sukcesu jest zasada doboru krewniaczego, czyli korzyści, jakie przynosi wspieranie swoich kuzynów, którzy też niosą nasze geny.
Golec: twardziel i społecznik
Eusocjalność stwierdzono u trzech rzędów owadów. Występuje ona u pluskwiaków równoskrzydłych, takich jak mszyce, termitów i przede wszystkim u błonkówek, czyli mrówek, pszczół i os. Nie jest przypadkiem, że to właśnie te ostatnie tworzą najliczniejsze i najsprawniejsze superorganizmy, bo pomaga im w tym pewna szczególna cecha ich genetyki, a mianowicie haplodiploidalność. Z pewnością pamiętacie ze szkoły, że wszyscy jesteśmy diplontami, prawda? Nie pamiętacie… Więc powtórzę: jesteśmy diplontami, bo mamy diploidalny – czyli podwójny – zestaw genów: jedną wersję od mamy, drugą od taty. A kiedy wytwarzamy komórki rozrodcze, czyli komórki jajowe i plemniki, następuje podział zwany mejozą, w wyniku którego liczba wersji genów spada o połowę i wtedy określamy ją jako haploidalną. A później haploidalny plemnik poślubia haploidalne jajo i żyją długo i szczęśliwie jako nowe pokolenie diplontów. Bez tej redukcji liczba genów ciągle by nam się podwajała. I tak to działa u nas, ale również u bardzo wielu innych zwierząt rozmnażających się płciowo. A właśnie u błonkówek jest inaczej. Tam robotnice i wojowniczki to diploidalne samice, córki królowej. Jednak samce rozwijają się z niezapłodnionych jaj i są haploidalne. U błonkówek samiec to po prostu nieprzydający się do niczego innego latający plemnik i dlatego całe życie trutnia polega na beztroskim bzykaniu. A to z kolei oznacza, że wszystkie jego córki dostają od taty dokładnie ten sam zestaw genów, bo ma tylko jeden. Dzięki temu siostry mają połowę genów identycznych. Drugą połowę dostają od matki i tu szansa, że będą one takie same, wynosi 50%. Gdy to wszystko policzyć, a zrobił to w roku 1964 W.D. Hamilton, okazuje się, że u błonkówek siostry mają 75% wspólnych genów, czyli są ze sobą bardziej spokrewnione niż matka ze swoim potomstwem. Innymi słowy, samicom błonkówek genetycznie bardziej się opłaca dbanie o młodsze siostry niż o ewentualne własne dzieci! Nic dziwnego, że rezygnacja z rozrodu nie jest dla nich ewolucyjną katastrofą. I stąd te ścisłe specjalizacje poszczególnych kast. Wojowniczki odgrywają rolę układu odpornościowego, działania robotnic odpowiadają za wzrost i codzienne funkcjonowanie superorganizmu, a królowa jest jednocześnie mózgiem i jajnikiem.
Nie tylko owady bywają eusocjalne, tego typu stada tworzą też inne grupy zwierząt, np. krewetki z rodzaju Synalpheus. Te najwyżej 2-centymetrowej długości skorupiaczki zamieszkują wszystkie tropikalne morza świata. Do ich rodzaju należy ponad 150 gatunków, w tym odkryty w 2016 r. u wybrzeży Panamy Synalpheus pinkfloydi, nazwany tak na cześć słynnego zespołu. Wiele spośród gatunków prowadzi życie samotne, część jest w różnym stopniu towarzyska, ale u przynajmniej siedmiu stwierdzono istnienie eusocjalnych społeczności, w których nawet 300 krewetek zamieszkuje jedną gąbkę, razem żerując i wspólnie jej broniąc przed intruzami. Łacińska nazwa gatunku, u którego odkryto to po raz pierwszy, Synalpheus regalis odnosi się właśnie do faktu, że w takim gąbkowym pałacu rozmnaża się tylko jedna królowa.
Eusocjalność wśród ssaków odkryto najpierw u golca piaskowego. Te kompletnie łyse gryzonie zamieszkujące afrykańskie podziemia raczej nie wygrywają w konkursach piękności. Wyglądają trochę jak żwawo biegające, różowe i zaopatrzone w ostre ząbki męskie przyrodzenia z malutkimi oczkami. A jednak niektóre ich cechy wzbudzają absolutny podziw. Przede wszystkim golce nie odczuwają bólu, a przynajmniej nie przez skórę. Do tego dochodzi niemal całkowita odporność na raka i niezwykła jak na gryzonie długość życia, mogąca dochodzić do 32 lat. To 10-krotnie więcej, niż osiągają podobnej wielkości szczury. Ponadto golce określa się jako „termokonformistyczne”, czyli nie utrzymują jak inne ssaki stałej temperatury ciała, tylko zmieniają ją wraz z temperaturą otoczenia. Aha, w tym roku odkryto również, że golec potrafi przetrwać nawet 18 minut w warunkach beztlenowych, płynnie zmieniając swój metabolizm tak, że zamiast glukozy jego komórki zaczynają jako paliwo wykorzystywać fruktozę, co nie wymaga tlenu. Czyli golec potrafi na jakiś czas stać się rośliną, a później, gdy tlen znów się pojawia, spokojnie wrócić do konwencjonalnego metabolizmu. Taka adaptacja bardzo się przydaje, gdy żyje się pod ziemią wraz z osiemdziesięciorgiem najbliższych krewniaków i dla rozgrzewki śpi się razem – tym pośrodku tlenu brakuje często.
Choć każdego z pojedynczych golców już można by uznać za superorganizm, gryzonie te łączą swoje siły, by wspólnie opiekować się potomstwem tylko jednej rozmnażającej się samicy i któregoś z dwóch lub trzech płodnych samców. Dopiero jeśli jej zabraknie, jedna z córek podejmuje życie seksualne. Wcześniej mniejsi robotnicy i robotnice zdobywają pożywienie, a ich więksi bracia i siostry bronią kolonii. Czyli układ jest podobny jak u mrówek.
Prawdziwą eusocjalność stwierdzono jeszcze tylko u jednego, dość blisko spokrewnionego z golcem ssaka – zęboszczura kolonijnego. Ten jest zdecydowanie ładniejszy, za to brak mu golcowych supermocy.
Jesteśmy śluzoroślą
Ale ostatnio zaczyna się mówić o powstaniu kolejnego superorganizmu. Coraz więcej naukowców twierdzi, że od lat 50. XX w. żyjemy w nowej epoce geologicznej, czyli w antropocenie, erze człowieka. Warstwą geologiczną umożliwiającą jej identyfikację przyszłym badaczom będą pokłady plastikowych śmieci.
Przekształcamy Ziemię tak mocno, że wpływamy na jej atmosferę i klimat, kształtujemy powierzchnię lądów i zmieniamy skład ocea-nów. Dlatego w 2014 r. brytyjska dziennikarka o niezwykle adekwatnym imieniu Gaia Vince opublikowała znakomitą i nagradzaną książkę Adventures in the Anthropocene: A Journey to the Heart of the Planet We Made (Przygody w antropocenie: podróż do serca planety, którą stworzyliśmy). Autorka argumentuje, że to właśnie my, ludzkość, zmieniamy się w nowy, kolektywny gatunek Homo omnis (czyli wszechczłowiek), w skrócie homni. Jesteśmy produktem nowej epoki geologicznej, ale jednocześnie sami gruntujemy jej istnienie. Vince porównuje ludzkość do śluzorośli, przedziwnych organizmów z pogranicza świata grzybów i zwierząt. Mogą one funkcjonować jako pojedyncze komórki podobne do ameby, ale mogą też łączyć się w wielokomórkowe masy, zdolne do ruchu, wspólnego odżywiania się i przetrwania niekorzystnych warunków. Podobnie jak śluzowce ludzkość to więcej niż tylko suma poszczególnych organizmów. Homni posiada na przykład wiedzę, która nie jest po prostu sumą wiedzy poszczególnych ludzi. Zaopatrzeni też jesteśmy w myśli osób dawno już zmarłych, które przechowujemy w książkach, posiłkujemy się Internetem, potężnymi komputerami i nowoczesnymi narzędziami komunikacji. Wspólnie często robimy rzeczy, których nie moglibyśmy, a często i nie chcielibyśmy się podjąć, gdyby każdy z nas decydował o tym indywidualnie. Nie jest to taki całkiem nowy pomysł, bo już Thomas Hobbes w XVII w. pisał o naszej cywilizacji jako o „sztucznym człowieku”, choć w jego czasach homni dopiero raczkował. Teraz dorósł i ma ogromne potrzeby. W każdej chwili wykorzystuje 18 TW (terawatów) mocy i tylko w ciągu ostatnich 50 lat trzykrotnie zwiększył swoje zapotrzebowanie na wodę. Aby się wyżywić, wykorzystuje na uprawy i hodowlę innych gatunków 40% powierzchni lądów. W chwili obecnej praktycznie nikt nie może już żyć indywidualnie, w pełni niezależnie, czyli homni wessał nas wszystkich i już nie całkiem jesteśmy sobą. Rzeczywiście mamy dziś największy wpływ na naszą planetę niczym jeden, potężny i w większości szkodliwy byt. Jednak homni nie musi być na niej pasożytem. Mamy wielkie potrzeby, ale też wielkie możliwości. Gdybyśmy zdecydowali się przejąć odpowiedzialność za biosferę i zaczęli o nią dbać, pewnie by się nam udało. Jeśli jednak się nie zreflektujemy, szkód nie da się już naprawić.
Czasem cynicznie myślę, że nie powinniśmy martwić się tym za bardzo. O ile nie wysadzimy jej w kosmos za pomocą bomb, Gaja nas przeżyje. Zginiemy my, no ale to będzie nasza wina. Gorzej, że zanim to się stanie, pociągniemy za sobą w otchłań mnóstwo innych gatunków. Jednak nasza planeta w końcu uleczy rany, życie będzie na niej trwało nadal i tylko nas już nie będzie w okolicy, żeby to podziwiać. Jeśli Ziemię uznać za jeden superorganizm, a ludzkość za drugi, to zdecydowanie obstawiam, że Gaja jest bardziej super.
Czytaj również:
