Panamas, Smithsoniani troopiliste uuringute instituudi uues neurobioloogia laboris uurivad teadlased, kuidas troopilise higi mesilase Megalopta genalis aju on seotud liigi sotsiaalsete kuningannade ja üksildaste kuningannade käitumisega. Uuring aitab teadlastel putukate sotsiaalse käitumise mõistmisel suuri samme teha.
Seotud sisu
- Mesilaste salajane elu
Pärast mesilaste vaatlemist igapäevases tegevuses (toidu kogumine ja munade panemine) leidsid teadlased aju piirkonnas huvitava mustri, mis vastutab õppimise ja mälu eest. Mesindustöötajates, kes vastutavad mesindustöötajate sotsiaalse võrgustiku koordineerimise eest, on suurem osa nende ajust pühendatud õppimisele ja mälu arendamisele kui üksildasetel kuningannadel, kes peavad suure osa tööst ise ära tegema.
Rääkisime uuringu järeldoktorandi Adam Smithiga, et saada lisateavet liikide ja nende linnukeste kohta.
On olnud ka teisi uuringuid, kus on uuritud aju suurust sotsiaalsete ja mittesotsiaalsete loomade seas. Miks otsustasite keskenduda mõne teise sotsiaalse liigi asemel mesilastele?
Sotsiaalsete putukate neljast suurest grupist - termiidid, mesilased, herilased ja sipelgad - on ainsad mesilased liikidega, kes võivad liikuda sotsiaalse ja üksildase oleku vahel. Kõik sipelgad ja termiidid on sotsiaalsed. On nii sotsiaalseid kui ka üksikuid herilasi, kuid vähemalt seni uuritud liikidest ei saa ükski herilase liik paljuneda üksikult ja sotsiaalselt, nagu suudavad mesilased Megalopta genalis .
Samuti on mesilaste aju neurobioloogiat ja arengut väga hästi uuritud ning veel mõnda muud liiki on uuritud palju vähemal määral. Need uuringud koos viitavad sellele, et keskkonnamõjud, isegi täiskasvanud putukatele, mõjutavad aju arengut. See pani meid kahtlustama, et Megalopta genalise sotsiaalne keskkond võib mõjutada ka aju arengut.
Mis vahe on sotsiaalsetel mesilasperedel ja üksildasetel mesilastel?
Kõige olulisem sarnasus nende kahe vahel on see, et nad mõlemad paljunevad - see tähendab munarakke. Peamine erinevus on see, et sotsiaalsed kuningannad lahkuvad pesast harva ja söödavad õietolmu ja nektarit harva. Nad munevad ainult mune. Üksikkuningannad seevastu peavad täitma kõik paljundamise kohustused. Nad peavad oma järeltulijatele toitu (õietolmu ja nektarit) koguma, samuti peavad munasarjades arenema munad ja panema varustatud toiduga eraldi pesarakkudesse. Sotsiaalsed mesilaspered jätavad paljud neist kohustustest oma töötajatele. Teine suur erinevus sotsiaalsete ja üksildaste kuningannade vahel on see, et sotsiaalsed kuningannad peavad looma ja säilitama sotsiaalse domineerimise tütarde üle, kes jäävad pesadesse töötajatena.
Aju arengu vaatenurgast on oluline märkida, et isegi sotsiaalsed pesad said alguse üksikute pesadena: emane ehitab pesa ja muneb mune, siis esimese põlvkonna tütred kas lahkuvad pesast, et ise oma pesasid algatada, või jäävad sünnituspesades alluvate töötajatena. Ehkki sotsiaalsed kuningannad söödavad harva, pidid nad ühel hetkel oma pesa rajama. Sotsiaalsete pesadega seotud domineerimissuhe on seevastu sotsiaalsete kuningannade jaoks ainulaadne.
Kas saaksite selgitada aju sotsiaalset hüpoteesi, mida uurisite selles uuringus?
Aju sotsiaalse hüpoteesi kohaselt on sotsiaalse elu keerukused - domineerimise hierarhiate, peresuhete, individuaalse identiteedi jälgimine - nõnda kognitiivselt nõudlikud, et nõuavad suuremat intelligentsust lisaks sellele, mida loomad muidu oma ülejäänud eluks vajaksid.
Aju sotsiaalse hüpoteesi põhiprognoos on, et kui kõik muud asjad on võrdsed, on sotsiaalsed liigid intelligentsemad kui üksikud. Sellega on siiski seotud mõned praktilised probleemid. Üks on see, et "intelligentsus" pole konkreetne tunnus, mida saab mõõta, seetõttu mõõdetakse selle asemel tavaliselt aju suurus või aju konkreetsete piirkondade suurus (näiteks imetajate ajukoores). Teine probleem on see, et "kõik muud asjad" on liikide vahel harva võrdsed. Isegi tihedalt seotud liigid erinevad paljude tunnuste poolest. Lõpuks on "sotsiaalsust" keeruline kvantifitseerida. Näiteks võivad mõned liigid elada suurtes rühmades, kuid indiviidide vahel on vähe keerulist koostoimet. Teised liigid võivad elada väikestes rühmades, kuid indiviidide vahel on pikaajalised ja peensussuhted. Milline neist oleks kognitiivselt nõudlikum? Megalopta genalise kasutamist motiveerisid liikidevahelisest võrdlemisest tulenevad raskused, sest liikide isendid on väga sarnased.
Leidsite, et õppimise ja mälu eest vastutav ajupiirkond on sotsiaalsetes mesilasperedes suurem. Kas see tähendab, et aju ise on suurem või töötab see teisiti?
Aju piirkond ei olnud absoluutselt suurem ega ka ajud ise suuremad. Suurem oli selle ajupiirkonna ühe osa (seenekeha neuropiil) suhe teise (Kenyoni rakukehad). Varasemates mesilaste aju arengu uuringutes tulenevad selle suhte kõrgemad väärtused suurenenud kognitiivsetest väljakutsetest, näiteks uute maamärkide asukoha õppimisel pesa ümber. Seega näitavad meie andmed, nagu sotsiaalse aju hüpotees ennustab, et sotsiaalse alluva üle domineerimise kehtestamine ja säilitamine on kognitiivselt nõudlikum kui üksildane elu.
Teie küsimuse viimane osa on tõesti asja keskmes: me ei tea, mida need erinevused aju töötamise mõttes tähendavad - kas varasemate uuringute puhul, mis keskendusid traditsioonilisematele õppimisprobleemidele, või meie endi tehtud uuringutele, mis keskendunud sotsiaalsetele erinevustele. Tulevased uuringud, mis käsitlevad neuraalsete ühenduste olemust, mitte ainult aju arengu erinevusi, on vaja välja selgitada, kuidas arenguerinevused põhjustavad funktsionaalseid erinevusi.
Kuidas on see teave kasulik? Kuidas saab see tulevikus mesilaste uurimist edasi viia?
Tulevaste mesindusuuringute osas loodan, et see motiveerib võrdlevamaid uuringuid. Näiteks on paljud Megaloptaga peres olevad mesilased kogukondlikud, mis tähendab, et nad elavad koos, kuid neil puuduvad domineerimise hierarhiad. Kas nad näitavad aju arengu sarnaseid mustreid? Ja isegi puhtalt üksildaste mesilaste liikide hulgas on neid, kes söödavad vaid ühte tüüpi lilli, ja teisi, kes koguvad mitmesuguseid õietolmu. Kas viimastel on aju arengu paindlikumad mustrid, samal ajal kui esimesed on rohkem "kõva juhtmega" sööta valmistamas?
See uuring peaks olema kasulik aju evolutsioonist huvitatud teadlastele, kuna see näitab, et sotsiaalse intelligentsuse arengu uurimiseks ei pea te kasutama primaate koos kõigi nendega kaasnevate logistiliste, eetiliste ja teaduslike raskustega. Sotsiaalsed putukad rühmana võimaldavad suuremat valikut võrdlusi kui selgroogsed.
