W Panamie, w nowym laboratorium neurobiologicznym Smithsonian Tropical Research Institute, badacze badają, w jaki sposób mózg tropikalnej potu Pszczoła Megalopta genalis odnosi się do zachowania królowych społecznych i samotnych. Badanie pomaga naukowcom poczynić duże postępy w zrozumieniu społecznych zachowań owadów.
powiązana zawartość
- Sekretne życie pszczół
Po obserwowaniu pszczół podczas codziennych czynności (zbieranie jedzenia i składanie jaj) naukowcy odkryli interesujący wzorzec w obszarze mózgu, który jest odpowiedzialny za uczenie się i pamięć. W społecznych królowych pszczół, które są odpowiedzialne za koordynację sieci społecznej pracowników pszczół, większa część ich mózgu jest poświęcona nauce i zapamiętywaniu, niż w samotnych królowych, które same muszą wykonać wiele pracy.
Rozmawialiśmy z Adamem Smithem, doktorem habilitowanym zajmującym się badaniami, aby dowiedzieć się więcej o gatunkach i ich motywach.
Były inne badania, w których analizowano wielkość mózgu zwierząt społecznych i niespołecznych. Dlaczego zdecydowałeś się skupić na pszczołach zamiast na innym gatunku społecznym?
Spośród czterech głównych grup owadów społecznych - termitów, pszczół, os i mrówek - pszczoły są jedynymi gatunkami, które mogą przełączać się między byciem społecznym a samotnym. Wszystkie mrówki i wszystkie termity są społeczne. Istnieją zarówno osy społeczne, jak i samotne, ale przynajmniej spośród gatunków badanych do tej pory żaden pojedynczy gatunek osy nie może rozmnażać się samotnie i społecznie, jak potrafią to pszczoły Megalopta genalis .
Ponadto neurobiologia i rozwój mózgu pszczół miodnych jest bardzo dobrze badana, a kilka innych gatunków badano w znacznie mniejszym stopniu. Razem badania te sugerują, że wpływ środowiska, nawet na dorosłe owady, wpływa na rozwój mózgu. To nasunęło nam podejrzenie, że środowisko społeczne Megalopta genalis może również wpływać na rozwój mózgu.
Jaka jest różnica między królowymi pszczół społecznych a samotnymi królowymi?
Najważniejsze podobieństwo między nimi polega na tym, że oba rozmnażają się, to znaczy składają jaja. Główną różnicą jest to, że królowe towarzyskie rzadko opuszczają gniazdo i rzadko żerują na pyłki i nektar. Składają tylko jajka. Z kolei samotne królowe muszą wykonywać wszystkie obowiązki związane z reprodukcją. Muszą zebrać pożywienie (pyłek i nektar) dla swojego potomstwa, a także rozwinąć jaja w jajnikach i ułożyć je w osobnych komórkach gniazdowych wraz z pożywieniem. Społeczne królowe pszczół pozostawiają wiele z tych obowiązków swoim pracownikom. Inną ważną różnicą między królowymi społecznymi i samotnymi jest to, że królowe społeczne muszą ustanowić i utrzymać dominację społeczną nad córkami, które pozostają w gnieździe jako pracownicy.
Z punktu widzenia rozwoju mózgu należy zauważyć, że nawet gniazda społeczne powstały jako gniazda samotne: samica buduje gniazdo i składa jaja, a następnie pierwsze pokolenie córek albo opuszcza gniazdo, aby zainicjować własne gniazdo, albo zostaje w swoich rodzinnych gniazdach jako podległych pracowników. Tak więc, chociaż królowe społeczne rzadko żerują, musiały w pewnym momencie założyć gniazdo. Z drugiej strony relacja dominacji związana z gniazdami społecznymi jest unikalna dla królowych społecznych.
Czy możesz wyjaśnić hipotezę mózgu społecznego, którą zbadałeś w tym badaniu?
Hipoteza mózgu społecznego sugeruje, że złożoność życia społecznego - śledzenie hierarchii dominacji, relacji rodzinnych, tożsamości indywidualnej - jest tak poznawczo wymagająca, że wymagają większej inteligencji ponad to, czego zwierzęta w przeciwnym razie potrzebowałyby do końca życia.
Podstawowa prognoza hipotezy społecznej mózgu polega na tym, że wszystkie inne rzeczy są równe, gatunki społeczne będą bardziej inteligentne niż samotne. Jest jednak kilka praktycznych problemów z tym związanych. Jednym z nich jest to, że „inteligencja” nie jest specyficzną cechą, którą można zmierzyć, dlatego zamiast niej zwykle mierzy się rozmiar mózgu lub rozmiar określonych obszarów mózgu (takich jak kora u ssaków). Innym problemem jest to, że „wszystkie inne rzeczy” rzadko są równe między gatunkami. Nawet blisko spokrewnione gatunki różnią się szeregiem innych cech. Wreszcie trudno jest określić ilościowo „społeczność”. Na przykład niektóre gatunki mogą żyć w dużych grupach, ale z niewielką złożoną interakcją między osobnikami. Inne gatunki mogą żyć w małych grupach, ale z długotrwałymi, subtelnymi relacjami między jednostkami. Który z nich byłby bardziej wymagający poznawczo? Trudności związane z porównaniami między gatunkami zmotywowały nas do korzystania z Megalopta genalis, ponieważ osobniki w obrębie gatunku są bardzo podobne.
Odkryłeś, że obszar mózgu odpowiedzialny za uczenie się i pamięć jest większy u królowych pszczół społecznych. Czy to oznacza, że sam mózg jest większy, czy działa inaczej?
Obszar mózgu nie był większy w wartościach bezwzględnych, podobnie jak same mózgi. Większy był stosunek jednej części tego regionu mózgu (neuropilu grzyba) do innej (ciała komórek Kenyona). We wcześniejszych badaniach rozwoju mózgu pszczół wyższe wartości tego współczynnika wynikają ze zwiększonych wyzwań poznawczych, takich jak poznanie nowych przełomowych lokalizacji wokół gniazda. Zatem nasze dane sugerują, że zgodnie z hipotezą mózgu społecznego ustalenie i utrzymanie dominacji nad społecznym podwładnym jest bardziej wymagające poznawczo niż samotne życie.
Ostatnia część twojego pytania naprawdę uderza w sedno sprawy: nie wiemy, co oznaczają te różnice pod względem działania mózgu - ani w poprzednich badaniach, które koncentrowały się na bardziej tradycyjnych wyzwaniach edukacyjnych, ani na naszych własnych, które skoncentrowany na różnicach społecznych. Konieczne są przyszłe badania dotyczące natury połączeń neuronowych, a nie tylko różnic w rozwoju mózgu, aby dowiedzieć się, w jaki sposób różnice rozwojowe prowadzą do różnic funkcjonalnych.
W jaki sposób te informacje są przydatne? Jak może to prowadzić do dalszych badań pszczół?
Jeśli chodzi o przyszłe badania pszczół, mam nadzieję, że motywują one do dalszych badań porównawczych. Na przykład wiele pszczół w tej samej rodzinie co Megalopta jest gminnych, co oznacza, że żyją razem, ale nie mają hierarchii dominacji. Czy wykazują podobne wzorce rozwoju mózgu? Nawet wśród czysto samotnych gatunków pszczół są tacy, którzy żerują tylko na jednym rodzaju kwiatów i inni, którzy zbierają różnorodne pyłki. Czy te ostatnie wykazują bardziej elastyczne wzorce rozwoju mózgu, podczas gdy te pierwsze są bardziej „sztywno związane” z pożywieniem?
To badanie powinno być przydatne dla badaczy zainteresowanych ewolucją mózgu, ponieważ pokazuje, że nie trzeba po prostu używać naczelnych, ze wszystkimi trudnościami logistycznymi, etycznymi i naukowymi, jakie one pociągają, aby badać ewolucję inteligencji społecznej. Owady społeczne jako grupa pozwalają na szerszy zakres porównań niż kręgowce.
