Азійські медоносні бджоли спожили більше білка, а не цукру, через дію феромону, який виділяють голодні личинки. Завдяки цьому личинки можуть отримати його більше, адже самостійно здатні спожити лише незначну кількість. Припускають, що механізм цієї комунікації сприяв розвитку складної соціальної поведінки, коли старші робочі особини дбають про потомство, функціонуючи як єдиний організм. Дослідження опублікували в журналі Science Advances.
Чому дослідників зацікавила комунікація між личинками та робочими бджолами?
Бджоли належать до евсоціальних комах — ролі й обов’язки в них розподілені між окремими групами особин, що працюють, як єдиний організм. Одне із завдань робочих бджіл — догляд за потомством. Вони споживають пилок, перетворюють його на маточне молочко і виділяють через спеціальні залози, щоб його могли спожити личинки. Адже пилок є основним джерелом білка, який необхідний личинкам для росту і розвитку, бо самі вони здатні спожити лише незначну його кількість.
Про соціальну взаємодію між личинками та робочими бджолами за участі феромонів вже було відомо. Наприклад те, що феромон β-оцимен виділяють голодні личинки й це впливає на пошук їжі бджіл та джмелів. Також його виділяють квіти для приваблення комах, а в деяких видів він служить афродизіаком, тобто сприяє паруванню. Однак, досі бракує деталей того, як сигнал про голод за участі цього феромону в личинок відповідає за вибір конкретної їжі робочими бджолами. Саме це вирішили дослідити науковці з Китайського сільськогосподарського університету та інших державних установ, що займаються безпекою та моніторингом комах.
Як виявили ключові для комунікації бджіл і личинок речовини?
Науковці припустили, що бджоли хотітимуть споживати саме амінокислоти, складові білків, під дією феромону голоду личинок. Адже завдяки цьому вони будуть мати можливість виробляти більше маточного молочка, основою якого є білки, і годуватимуть ним розплід. Щоб це перевірити, чотириденним азійським медоносним бджолам (Apis cerana) дали спожити розчин сахарози з амінокислотами — аналог пилку, і розчин самої сахарози — аналог нектару. Виявилось, що у відповідь на дію феромону бджоли споживали більше їжі саме з амінокислотами, а не чисту сахарозу.
Раніше науковці знали, що рецептор лейкокініну та однойменний білок, що його активує, залучені в мотивації бджіл до годування. А тепер вони вирішили перевірити, чи впливає він на вибір саме білкової їжі. Аналізуючи експресію генів, дослідники виявили збільшення активності генів рецептора і його білка-активатора, відповідальних за мотивацію годування у робочих бджіл. Це збільшення активності відбувалося під дією феромону голоду личинок. Водночас вимкнення гена, що кодує цей рецептор, знизило споживання пилку бджолами навіть за дії феромону. Дія рецептора була пов'язана з тим, що він активував ряд білків інсулінового та рапаміцинового шляхів, які регулюють споживання поживних речовин.
У робочих бджіл також значно збільшився розмір гіпофарингеальних залоз, що виробляють маточне молочко та вміст білка в ньому, коли вони споживали аналог пилку за дії феромону. Однак, без пилку навіть за дії феромону цього не відбувалось.
Що це змінює в розумінні комунікації всередині бджолиних сімей?
Науковці припускають, що комунікація за участі феромону між личинками та робочими особинами, які забезпечують догляд за потомством, розвинулась у бджіл завдяки перерозподілу функцій та сигнальних шляхів, що були в одиноких предків і забезпечували годування нащадків й споживання їжі. В минулому одна самка відповідала одночасно за розмноження і догляд, не утворюючи сімей.
У ході еволюції окремі бджоли утворили групи та стали соціальними, де за розмноження відповідає бджолина матка, а за вигодовування потомства — робочі бджоли. Такий розподіл функцій сприяв розвитку соціальних взаємодій. Це дозволило бджолам функціонувати як єдиний організм і забезпечувати потреби потомства для успішного розвитку і виживання групи.
Крім того, отримані дослідниками результати можуть допомогти впливати на склад продуктів бджільництва, а також — зробити сільськогосподарські рослини більш привабливими для запилення, що покращить врожайність.
Що науковці знають про комунікацію бджіл
🤝 Соціальні взаємодії між бджолами виявилися подібними на людські, наприклад, вони надавали перевагу взаємодіям з добре знайомими особинами.
💃🏼 Бджоли також активніше й точніше танцювали, коли передавали інформацію більшій кількості особин і були певні, що ті їх «слухають».
🥶 Одна з поширених форм поведінки бджіл, збір у зимові клуби, виявилася пов’язаною зі стресом, а не кращою термоізоляцією.
🐝 А от у бджіл без жала приблизно п’ята частина личинок розвивається у маток — через це колоніям доводиться їх знищувати.