В Панаме, в новой лаборатории нейробиологии Смитсоновского института тропических исследований, исследователи изучают, как мозг пчелы тропического пота Megalopta genalis соотносится с поведением социальных королев и особей этого вида. Исследование помогает ученым добиться больших успехов в понимании социального поведения насекомых.
Связанный контент
- Тайная жизнь пчел
Наблюдая за пчелами во время повседневной деятельности (сбор пищи и откладывание яиц), исследователи обнаружили интересную картину в области мозга, которая отвечает за обучение и память. У социальных пчелиных маток, которые отвечают за координацию социальной сети пчеловодов, большая часть их мозга посвящена обучению и памяти, чем у одиноких королев, которым приходится выполнять большую часть работы самостоятельно.
Мы поговорили с Адамом Смитом, аспирантом исследования, чтобы узнать больше о видах и причинах их появления.
Были другие исследования, которые смотрели на размер мозга среди социальных и несоциальных животных. Почему вы решили сосредоточиться на пчелах, а не на других социальных видах?
Из четырех основных групп социальных насекомых - термитов, пчел, ос и муравьев - пчелы - единственные виды, которые могут переключаться между социальными и одиночными. Все муравьи и все термиты являются социальными. Существуют как социальные, так и одиночные осы, но, по крайней мере, из исследованных на сегодняшний день видов ни один вид ос не может размножаться в одиночку и социально, как пчелы Megalopta genalis .
Кроме того, нейробиология и развитие мозга пчелы очень хорошо изучены, и несколько других видов изучены в гораздо меньшей степени. Вместе эти исследования показывают, что влияние окружающей среды, даже на взрослых насекомых, влияет на развитие мозга. Это привело нас к подозрению, что социальная среда Megalopta genalis также может влиять на развитие мозга.
В чем разница между социальными королевами пчел и одинокими королевами?
Самое важное сходство между ними заключается в том, что они оба размножаются, то есть откладывают яйца. Основное отличие состоит в том, что социальные королевы редко покидают свое гнездо и редко добывают пыльцу и нектар. Они только откладывают яйца. Одинокие королевы, с другой стороны, должны выполнять все обязанности по размножению. Они должны собирать пищу (пыльцу и нектар) для своего потомства, а также вырабатывать яйца в своих яичниках и откладывать их в отдельные гнезда с предоставленной пищей. Социальные пчелы оставляют многие из этих обязанностей своим работникам. Другое важное различие между социальными и одиночными королевами заключается в том, что социальные королевы должны установить и поддерживать социальное доминирование над своими дочерьми, которые остаются в гнезде в качестве рабочих.
С точки зрения развития мозга, важно отметить, что даже социальные гнезда начинались как одиночные гнезда: самка строит гнездо и откладывает яйца, затем первое поколение дочерей либо покидает гнездо, чтобы начать свои собственные гнезда, либо они остаются в своих натальных гнездах в качестве подчиненных работников. Таким образом, в то время как социальные королевы редко добывают пищу, они должны были в какой-то момент создать свое гнездо. Отношения доминирования, связанные с социальными гнездами, с другой стороны, уникальны для социальных королев.
Не могли бы вы объяснить гипотезу социального мозга, которую вы исследовали в этом исследовании?
Гипотеза социального мозга предполагает, что сложности социальной жизни - отслеживание иерархий доминирования, семейных отношений, индивидуальной идентичности - настолько когнитивно требуют, что им требуется повышенный интеллект сверх того, что в противном случае было бы необходимо животным для остальной части их жизни.
Основной прогноз гипотезы социального мозга состоит в том, что при прочих равных условиях социальные виды будут более разумными, чем одиночные. Однако есть несколько практических проблем с этим. Одна из них заключается в том, что «интеллект» не является определенной характеристикой, которую можно измерить, поэтому вместо этого обычно измеряют размер мозга или размер определенных областей мозга (таких как кора у млекопитающих). Другая проблема заключается в том, что «все остальные вещи» редко бывают равны между видами. Даже близкородственные виды отличаются множеством других признаков. Наконец, трудно определить количественно «социальность». Например, некоторые виды могут жить большими группами, но с небольшим сложным взаимодействием между людьми. Другие виды могут жить в небольших группах, но с длительными, тонкими отношениями между людьми. Что из этого было бы более познавательно требовательным? Трудности, присущие межвидовым сравнениям, побудили нас использовать Megalopta genalis, поскольку особи внутри вида очень похожи.
Вы обнаружили, что область мозга, ответственная за обучение и память, больше у социальных пчел. Означает ли это, что сам мозг больше или что он работает по-другому?
Область мозга не была больше в абсолютном выражении, а сами мозги не были больше. Что было больше, так это соотношение одной части этой области мозга (нейропил грибовидного тела) к другой (клеточные тела Кеньона). В предыдущих исследованиях развития мозга пчелы более высокие значения этого соотношения были обусловлены повышенными когнитивными проблемами, такими как изучение новых важных мест вокруг гнезда. Таким образом, наши данные свидетельствуют о том, что, как и предполагалось в гипотезе социального мозга, установление и поддержание доминирования над социальным подчиненным более познавательно, чем одиночная жизнь.
Последняя часть вашего вопроса действительно затрагивает суть вопроса: мы не знаем, что означают эти различия с точки зрения работы мозга - либо для предыдущих исследований, которые были сосредоточены на более традиционных задачах обучения, либо на наших собственных, которые сосредоточены на социальных различиях. Для выяснения того, как различия в развитии приводят к функциональным различиям, необходимы будущие исследования, посвященные природе нейронных связей, а не только различиям в развитии мозга.
Как эта информация полезна? Как это может способствовать дальнейшим исследованиям пчел?
Что касается будущих исследований пчел, я надеюсь, что это мотивирует более сравнительные исследования. Например, многие пчелы в одной семье с Мегалоптой являются коммунальными, то есть они живут вместе, но не имеют иерархий доминирования. Они показывают подобные образцы развития мозга? И даже среди чисто одиночных видов пчел есть те, кто добывает корм только на одном типе цветка, и другие, которые собирают большое разнообразие пыльцы. Показывают ли последние более гибкие модели развития мозга, в то время как первые более «жестко привязаны» к кормам?
Это исследование должно быть полезным для исследователей, интересующихся эволюцией мозга, поскольку оно показывает, что вам не нужно просто использовать приматов со всеми вытекающими из этого логистическими, этическими и научными трудностями для изучения эволюции социального интеллекта. Социальные насекомые как группа позволяют проводить более широкий спектр сравнений, чем позвоночные.
