U Panami, u laboratoriji neurobiologije Smithsonian Tropical Research Institute, istraživači proučavaju kako se mozak tropske znojne pčele Megalopta genalis odnosi na ponašanje društvenih kraljica vrsta i samotnih kraljica. Studija pomaže znanstvenicima da postignu velike korake u razumijevanju socijalnog ponašanja insekata.
Povezani sadržaj
- Tajni život pčela
Nakon promatranja pčela tijekom svakodnevnih aktivnosti (skupljanja hrane i odlaganja jaja), istraživači su otkrili zanimljiv uzorak u području mozga koji je odgovoran za učenje i pamćenje. Kod društvenih matica pčela koje su odgovorne za koordinaciju društvene mreže pčelinjih radnika, veći dio njihovog mozga posvećen je učenju i pamćenju nego u samotnim kraljicama, koje moraju velik dio posla obavljati same.
Razgovarali smo s Adamom Smithom, postdoktorskim suradnikom studije, kako bismo saznali više o vrstama i onome što ih čini krpeljima.
Bilo je i drugih istraživanja koja su proučavala veličinu mozga među socijalnim i nesocijalnim životinjama. Zašto ste se odlučili usredotočiti na pčele, umjesto na drugu društvenu vrstu?
Od četiri glavne skupine društvenih insekata - termita, pčela, osa i mrava - pčele su jedine s vrstama koje mogu prelaziti između socijalne i samotne. Svi mravi i svi termiti su društveni. Postoje i socijalne i solitarne osi, ali, barem do sada istražene vrste, niti jedna vrsta osi ne može se razmnožavati solitarno i društveno, kao što to mogu pčele Megalopta genalis .
Također, neurobiologija i razvoj mozga pčele su vrlo dobro proučeni, a nekoliko drugih vrsta su proučavane u mnogo manjoj mjeri. Zajedno, ove studije sugeriraju da utjecaj okoline, čak i na odrasle insekte, utječe na razvoj mozga. To nas je dovelo do sumnje da društveno okruženje Megalopta genalis također može utjecati na razvoj mozga.
Koja je razlika između društvenih matica pčela i samotnih matica?
Najvažnija sličnost njih dvoje je da se oboje razmnožavaju - to jest polažu jaja. Glavna je razlika u tome što društvene kraljice rijetko napuštaju svoje gnijezdo i rijetko se hrane za pelud i nektar. Oni samo polažu jaja. Samotne kraljice s druge strane moraju obavljati sve dužnosti reprodukcije. Moraju prikupiti hranu (polen i nektar) za svoje potomstvo, kao i razviti jajašca u svojim jajnicima i položiti ih u pojedinačne gnijezdane stanice s predviđenom hranom. Društvene pčelinje matice mnoge od tih dužnosti prepuštaju svojim radnicima. Druga velika razlika između socijalnih i samotnih kraljica je ta što društvene kraljice moraju uspostaviti i održavati društvenu dominaciju nad svojim kćerima, koje ostaju u gnijezdu kao radnice.
Iz perspektive razvoja mozga, važno je napomenuti da su čak i društvena gnijezda počela kao samotna gnijezda: ženka gradi gnijezdo i odlaže jaja, a prva generacija kćeri ili napušta gnijezdo da krene u vlastita gnijezda, ili ostanu u svojim natalnim gnijezdima kao podređeni radnici. Dok se društvene kraljice rijetko hrane, u jednom su trenutku morale uspostaviti svoje gnijezdo. S druge strane, prevladavajući odnos povezan s društvenim gnijezdima, jedinstven je za društvene kraljice.
Možete li objasniti hipotezu o socijalnom mozgu koju ste istražili u ovoj studiji?
Hipoteza društvenog mozga sugerira da su složenosti društvenog života - praćenje hijerarhije dominacije, obiteljskih odnosa, identiteta pojedinca - toliko kognitivno zahtjevne da zahtijevaju pojačanu inteligenciju iznad i izvan onoga što bi životinjama inače trebalo do kraja života.
Osnovno predviđanje hipoteze društvenog mozga jest da će, uz sve jednake stvari, društvene vrste biti inteligentnije od samotnih. Međutim, postoji nekoliko praktičnih problema s tim. Jedan je da "inteligencija" nije specifična osobina koja se može mjeriti, pa se umjesto toga obično mjeri veličina mozga ili veličina određenih regija mozga (poput korteksa kod sisavaca). Drugi problem je što su "sve ostale stvari" rijetko jednake među vrstama. Čak se i usko povezane vrste razlikuju u mnoštvu drugih osobina. I na kraju, teško je kvantificirati "socijalnost". Na primjer, neke vrste mogu živjeti u velikim skupinama, ali s malo složene interakcije između pojedinaca. Ostale vrste mogu živjeti u malim skupinama, ali s dugotrajnim, suptilnim odnosima među pojedincima. Koji bi od njih bio kognitivno zahtjevniji? Poteškoće u usporedbi između vrsta motivirale su nas upotrebom Megalopta genalis jer su jedinke unutar vrste vrlo slične.
Otkrili ste da je regija mozga odgovorna za učenje i pamćenje veća u društvenim pčelama. Znači li to da je mozak i sam po sebi veći ili da djeluje drugačije?
Područje mozga nije bilo apsolutno veće, niti su sami mozak veći. Ono što je veće bio je omjer jednog dijela ove regije mozga (neuropil tijela gljiva) prema drugom (tijela Kenyon ćelije). U prethodnim studijama razvoja pčelinjeg mozga, veće vrijednosti ovog omjera rezultat su povećanih kognitivnih izazova, poput učenja novih orijentirnih mjesta oko gnijezda. Prema tome, naši podaci sugeriraju da je, kako predviđa hipoteza društvenog mozga, uspostavljanje i održavanje dominacije nad društvenim podređenim više kognitivno zahtjevno od samoga života.
Posljednji dio vašeg pitanja zaista leži u srcu stvari: Ne znamo što te razlike znače u smislu funkcioniranja mozga - bilo za prethodne studije, koje su se fokusirale na tradicionalnije izazove učenja, ili naše vlastite, koje usredotočena na socijalne razlike. Buduće studije koje gledaju na prirodu neuronskih veza, a ne samo razlike u razvoju mozga, potrebne su da se utvrdi kako razvojne razlike dovode do funkcionalnih razlika.
Koliko su ove informacije korisne? Kako se može dalje istraživanje pčela u budućnosti?
Što se tiče budućeg istraživanja pčela, nadam se da to motivira više komparativnih studija. Na primjer, mnoge pčele u istoj obitelji kao i Megalopta zajedničke su, što znači da žive zajedno, ali nemaju hijerarhiju dominacije. Pokazuju li slične obrasce razvoja mozga? Pa čak i među čisto samotnim vrstama pčela ima i onih koji se hrane samo jednom vrstom cvijeta i drugih koji sakupljaju široku paletu peludi. Pokazuju li potonji fleksibilniji obrasci razvoja mozga, dok su prvi teže "žičani" za hranjenje?
Ova studija trebala bi biti korisna istraživačima zainteresiranim za evoluciju mozga, jer pokazuje da za proučavanje evolucije socijalne inteligencije ne morate koristiti samo primate, sa svim logističkim, etičkim i znanstvenim poteškoćama. Socijalni insekti kao grupa dopuštaju širi spektar usporedbi od kralježnjaka.
