Чарльз Генри Тёрнер и его новаторские исследования в области поведения животных

Исследователи заново открывают забытое наследие чернокожего учёного-первопроходца, который проводил новаторские исследования когнитивных особенностей пчёл, пауков и других животных.

Представления человека о разуме животных претерпевают удивительные изменения. Ещё три десятилетия назад идея о том, что широкий круг существ обладает индивидуальностью, вызывала большие сомнения у серьёзных учёных-анималистов, как и такие, казалось бы, причудливые представления, как чувство боли у рыб, оценка времени у пчёл и наличие культуры у какаду.

Однако сегодня исследователи пересматривают само определение понятия «разумный» и видят способность к сложному познанию и субъективному опыту у самых разных существ - даже если их внутренний мир сильно отличается от человеческого.

Такие открытия захватывают, но они, вероятно, не удивили бы Чарльза Генри Тёрнера, который умер сто лет назад, в 1923 году. Американский зоолог и сравнительный психолог, он был одним из первых учёных, систематически исследовавших сложное познание у животных, которые считались наименее склонными к нему.

В первую очередь Тёрнер изучал членистоногих, таких как пауки и пчёлы, внимательно наблюдая за ними и ставя новаторские эксперименты, которые намекали на наличие у них когнитивных способностей, более сложных, чем предполагали большинство исследователей того времени.

Тёрнер также изучал различия в поведении отдельных особей одного вида, что стало предтечей современных исследований того, что некоторые учёные называют личностью.

Большинство современников Тёрнера считали, что «низшие» живые существа, такие как насекомые и пауки, являются крошечными автоматами, запрограммированными на выполнение чётко определённых функций.

«Тёрнер был одним из первых, и, можно сказать, ему принадлежит львиная доля заслуги в изменении этого представления», - говорит Чарльз Абрамсон, сравнительный психолог из Университета штата Оклахома в Стилвотере, который провёл обширное биографическое исследование Тёрнера и уже несколько лет добивается от Почтовой службы США выпуска памятной марки в его честь.

Но как научному истеблишменту того времени не хватало воображения поверить в то, что животные, кроме человека, могут обладать сложным интеллектом и субъективностью опыта, так же не хватало коллективного воображения представить себе Тёрнера, чернокожего учёного, как равного среди них. Столетняя годовщина со дня смерти Тёрнера даёт возможность задуматься о том, что исследователи, возможно, упустили из-за их недосмотра и предрассудков.

Ларс Читтка, зоолог и эколог, изучающий пчёл и других насекомых в Лондонском университете королевы Марии, считает, что если бы работы Тёрнера не были в значительной степени забыты после его смерти, то сейчас эта область могла бы находиться в совершенно ином положении.

Сегодня исследователи возвращаются ко многим идеям, поднятым в работах Тёрнера. «Замечательные события, которые я имел удовольствие наблюдать в течение последних нескольких десятилетий, могли бы произойти гораздо раньше, если бы люди обратили больше внимания на труды Тёрнера», - говорит Читтка.

Западные учёные XIX века унаследовали представление о том, что строгая грань отделяет человека от других животных - у людей есть душа, наличие которой сопровождается сложными мыслями и чувствами, а у других существ её нет. Теория эволюции Чарльза Дарвина опровергла это представление, предложив механизм - естественный отбор наследственных признаков, - с помощью которого физические, умственные и даже эмоциональные характеристики могут быть общими для всех видов.

Молодой друг и соратник Дарвина Джордж Романес в 1882 году опубликовал книгу «Интеллект животных», в которой привёл примеры когнитивных способностей широкого спектра животных. Эти идеи нашли отклик в душе Тёрнера, он даже назвал своего третьего ребёнка Дарвином Романесом.

Однако представления Дарвина и Романеса были основаны в основном на теории, наблюдениях и здоровой доле антропоморфизма. Разум животных не был особенно научным. Тёрнер посвятил свою карьеру проверке этих понятий с помощью научного метода.

В одном из своих ранних исследований Тёрнер задался целью выяснить, создают ли пауки паутину, руководствуясь жёстким инстинктом, или же они способны творчески реагировать на новые ситуации. «Луга создают достаточно однородные условия для строительства паутины», - писал он в 1892 году в Journal of Comparative Neurology. «Но когда внешняя среда становится более гетерогенной, интересно отметить, как пауки становятся хозяевами положения».

Тёрнер скрупулёзно описал структуру 27 паутин, найденных им на подоконниках, на железнодорожных насыпях, в бревенчатых сваях. «Была ли эта паутина результатом слепого инстинкта? Думаю, нет», - писал он о паутине особой формы над отверстием в каменной стене, которая эффективно загоняла насекомых в угол.

Тёрнер сочетал свои наблюдения с экспериментами, в которых паукам приходилось решать неудобные пространственные задачи при построении паутины. Он собирал пауков и помещал их сначала в цилиндрические бутылки, где они строили круглые паутины, а затем перемещал их в коробки, где некоторые из них делали прямоугольные паутины. Наконец, он разрушал части существующих паутин и обнаруживал, что пауки придумывают хитроумные решения, чтобы эффективно их латать.

Все эти эксперименты указывали на способность к обучению, что противоречило доминирующим научным представлениям. «Хотя плетение паутины инстинктивно, - заключил Тёрнер, - детали конструкции являются продуктом разумной деятельности».

В течение оставшихся трёх десятилетий своей карьеры Тёрнер продолжал исследования, противоречащие господствующим представлениям своего времени. Тёрнер изучал также птиц, водных ракообразных, ящериц и змей, но особенно его интересовал разум насекомых. Он описал удивительные способности к обучению, памяти, решению проблем и, возможно, даже к эмоциям у муравьёв, пчёл, мотыльков, тараканов и других насекомых, предвосхитив перспективы, которые вновь появились только в 2000-х годах.

В серии творческих экспериментов, в ходе которых муравьи десятка различных видов были запущены в сложный лабиринт, Тёрнер пришёл к выводу, что эти существа не руководствуются инстинктом самонаведения, а полагаются на различные сигналы, а также на память, что в совокупности представляет собой простую форму обучения.

В отдельном исследовании он поместил муравья на небольшой островок и наблюдал, как тот пытался построить мост на «материк», используя имеющиеся в его распоряжении материалы. По словам Читтки, муравей не ограничился обучением методом проб и ошибок, а, похоже, оценил ситуацию и предложил решение, направленное на достижение цели, на что муравьи по идее не способны.

Он продемонстрировал, что пчёлы полагаются на свою память о пространственных ориентирах - например, о крышке от бутылки кока-колы у входа в наземное гнездо - для того, чтобы попасть туда, куда им нужно. Это исследование было удивительно похоже на работу, опубликованную четверть века спустя знаменитым голландским этологом Николаасом Тинбергеном.

Возможно, Тёрнер также на шаг опередил русского физиолога Ивана Павлова. Примерно за 13 лет до того, как Павлов опубликовал знаменитую работу о слюноотделении у собак и фундаментальной форме обучения, называемой классическим обучением, Тёрнер опубликовал отчёт о том, как он обучил мотыльков хлопать крыльями в ответ на свист, показав, что они способны слышать высоту звука.

«Это, вполне возможно, был первый пример классического условного рефлекса - разумеется, для беспозвоночных», - говорит Абрамсон, опубликовавший в 2003 году биографию Тёрнера, а в 2007 году - статью о его жизни в Annual Review of Entomology.

Нет никаких свидетельств того, что учёные намеренно выдавали открытия Тёрнера за свои собственные, говорит Читтка. В честь Тёрнера французский натуралист Виктор Корнетц назвал извилистые ходы некоторых муравьёв «Турнирами Тёрнера». Джон Б. Уотсон, отец бихевиоризма, ставшего доминирующей психологической парадигмой на десятилетия, начиная с 1920-х годов, назвал некоторые из экспериментов Тёрнера «гениальными». Однако со временем наследие Тёрнера померкло.

Сам Читтка, будучи аспирантом и молодым исследователем в 1990-х годах, настойчиво добивался признания сложности разума насекомых и лишь много позже узнал, что Тёрнер заложил основу для ключевых идей в его исследованиях. «Должен признаться, что я настолько не знал о работах Тёрнера, что считал себя первопроходцем в этом направлении для насекомых», - говорит он. «Совершенно очевидно, что Тёрнер был на столетие впереди, и это стало для меня настоящим открытием».

Несомненно, барьеры, с которыми столкнулся Тёрнер на пути становления и поддержания своей научной карьеры, были чрезвычайно крутыми и были скреплены как вопиющим расизмом, так и обыденными обстоятельствами, которые он порождал. Он нашёл наставника в Университете Цинциннати, где получил степени бакалавра и магистра в 1887 и 1892 годах соответственно. Он заслужил репутацию прилежного и умного человека, что, вероятно, помогло ему получить должность ассистента преподавателя в лаборатории, на которую мало кто из чернокожих студентов мог претендовать.

Но на этом удача Тёрнера закончилась, когда после получения степени доктора зоологии в Чикагском университете в 1907 году он стал первым чернокожим учёным, по словам Абрамсона, претендующим на должность преподавателя. Его кандидатура была рассмотрена, но профессор, предложивший ему подать заявление, умер, а его заместитель, по словам социолога и борца за гражданские права У. Э. Б. Дю Буа, отказался принять на работу чернокожего учёного.

Не получив должности в Чикагском университете, Тёрнер стал учителем естественных наук в средней школе Самнера в Сент-Луисе - первой средней школе для чернокожих к западу от Миссисипи. Но он продолжал проводить эксперименты в парках Сент-Луиса и в небольшом исследовательском сарае, который он построил за своим домом.

Кроме того, ему не хватало аспирантов или научных последователей, которые могли бы распространять его идеи и развивать их в своей собственной карьере. Тем не менее, Тёрнер продолжал работать, опубликовав более 70 работ. «Просто умопомрачительно, как он смог сделать всё это в одиночку», - говорит Читтка.

Некоторые считают, что именно изобретательность позволила ему построить карьеру, несмотря на многочисленные трудности. «Он был невероятно изобретателен», - говорит Дженис Харрингтон, поэтесса и писательница, преподающая в Университете Иллинойса Урбана-Шампейн и изучавшая жизнь Тёрнера для написания детской книги о нём, вышедшей в 2019 году. «Он не мог просто купить необходимое оборудование или нанять целую армию лаборантов. Когда у вас есть такие ограничения, вам приходится мыслить нестандартно».

Исследования Тёрнера были продиктованы и другой мотивацией: по словам Харрингтон, он рассматривал биологию как линзу для понимания общих связей между живыми существами, а также между всеми представителями человечества.

«Чудесные функции животных, демонстрация того, что все животные являются эволюционировавшими ветвями одного общего дерева, и знание законов, управляющих действиями и отношениями животных и человека, - писал Тёрнер в редакционной статье для газеты, - заставляют человека признавать и уважать права других».

По словам Харрингтон, изучение истории жизни таких фигур, как Тёрнер, могут быть нелёгкими. «Я думаю, что если вы изучаете жизнь афроамериканца, то во многих случаях возникают большие пробелы из-за того, в какое время он жил», - говорит она. «Ключевые артефакты, связанные с их жизнью, не были сочтены достойными для сохранения».

Тёрнер умер от сердечной недостаточности в сравнительно молодом возрасте 56 лет, и ни его дом, ни его исследовательский сарай в Сент-Луисе не сохранились. Особенно болезненным для Харрингтон является упоминание о написанной им детской книге, рукопись которой она так и не смогла найти.

Абрамсон тоже ощутил эти пробелы. Впервые он столкнулся с работой Тёрнера 45 лет назад, будучи студентом, который с волнением копался в старых публикациях по выбранной им области поведения муравьёв, и с тех пор старается привлечь внимание как к науке Тёрнера, так и к его упорству. Однако, по его словам, нехватка информации, связанное с жизнью Тёрнера, препятствует его попыткам убедить национальный музей представить его на выставке.

В последние несколько лет, по мере того как накапливающиеся доказательства начинают перевешивать предрассудки, работа Тёрнера вновь получает признание. «За последние десять лет мы стали свидетелями революции в духе Коперника, когда стали ценить, что другие животные обладают разумом», - говорит Читтка. «Наличие этих идей в работах Тёрнера столетней давности очень обнадёживает», - добавляет он. «Я думаю, это показывает, что мы движемся в правильном направлении, хотя и с большим опозданием».