Στο Πανάμα, στο νέο εργαστήριο νευροβιολογίας του Smithsonian Tropical Research Institute, οι ερευνητές μελετούν τον τρόπο με τον οποίο ο εγκέφαλος του τροπικού ιδρώτα μέλισσα Megalopta genalis σχετίζεται με τη συμπεριφορά των κοινωνικών βασίλισμων και των μοναχών . Η μελέτη βοηθά τους επιστήμονες να κάνουν μεγάλα βήματα στην κατανόηση της κοινωνικής συμπεριφοράς των εντόμων.
σχετικό περιεχόμενο
- Η μυστική ζωή των μελισσών
Αφού παρακολούθησαν τις μέλισσες κατά τη διάρκεια καθημερινών δραστηριοτήτων (συλλογή τροφίμων και ωοτοκίας), οι ερευνητές βρήκαν ένα ενδιαφέρον πρότυπο στην περιοχή του εγκεφάλου που είναι υπεύθυνο για τη μάθηση και τη μνήμη. Στις κοινωνικές μέλισσες, οι οποίες είναι υπεύθυνες για το συντονισμό ενός κοινωνικού δικτύου εργαζομένων μελισσών, ένα μεγαλύτερο μέρος του εγκεφάλου τους είναι αφιερωμένο στη μάθηση και τη μνήμη παρά στις μοναχικές βασίλισσες, οι οποίοι πρέπει να κάνουν το ίδιο μεγάλο μέρος της εργασίας.
Μιλήσαμε με τον Adam Smith, έναν μεταδιδακτορικός συνεργάτη στη μελέτη, για να μάθουμε περισσότερα για το είδος και τι τους κάνει να τσιμπηθούν.
Έχουν υπάρξει και άλλες μελέτες που έχουν εξετάσει το μέγεθος του εγκεφάλου μεταξύ κοινωνικών και μη κοινωνικών ζώων. Γιατί αποφασίσατε να εστιάσετε στις μέλισσες, αντί για ένα άλλο κοινωνικό είδος;
Από τις τέσσερις μεγάλες ομάδες κοινωνικών εντόμων - οι τερμίτες, οι μέλισσες, οι σφήκες και τα μυρμήγκια είναι οι μόνες με είδη που μπορούν να αλλάξουν μεταξύ κοινωνικών και μοναχικών. Όλα τα μυρμήγκια και όλοι οι τερμίτες είναι κοινωνικοί. Υπάρχουν και κοινωνικές και μοναχικές σφήκες, αλλά, τουλάχιστον από τα είδη που έχουν διερευνηθεί μέχρι σήμερα, κανένα είδος σφήκας δεν μπορεί να αναπαραχθεί μοναδικά και κοινωνικά, όπως μπορούν να κάνουν οι μέλισσες του Megalopta genalis .
Επίσης, η νευροβιολογία και η ανάπτυξη του εγκεφάλου των μελισσών είναι πολύ καλά μελετημένη και μερικά άλλα είδη έχουν μελετηθεί σε πολύ μικρότερο βαθμό. Μαζί, αυτές οι μελέτες υποδηλώνουν ότι οι περιβαλλοντικές επιρροές, ακόμα και σε ενήλικα έντομα, επηρεάζουν την ανάπτυξη του εγκεφάλου. Αυτό μας οδήγησε να υποψιαζόμαστε ότι το κοινωνικό περιβάλλον του Megalopta genalis μπορεί επίσης να επηρεάσει την ανάπτυξη του εγκεφάλου.
Ποια είναι η διαφορά ανάμεσα στις κοινωνικές βασίλισσες και τις μοναχικές βασίλισσες;
Η πιο σημαντική ομοιότητα μεταξύ των δύο είναι ότι και οι δύο αναπαράγουν - δηλαδή, που τα αυγά. Η κύρια διαφορά είναι ότι οι κοινωνικές βασίλισσες σπάνια εγκαταλείπουν τη φωλιά τους, και σπάνια ζωοτροφές για τη γύρη και το νέκταρ. Βάζουν μόνο αυγά. Οι μοναχικές βασίλισσες, από την άλλη πλευρά, πρέπει να κάνουν όλα τα καθήκοντα αναπαραγωγής. Πρέπει να μαζεύουν τα τρόφιμα (γύρη και νέκταρ) για τους απογόνους τους, καθώς και να αναπτύσσουν ωάρια στις ωοθήκες τους και να τα τοποθετούν σε μεμονωμένα φωλιακά κύτταρα με το εγκεκριμένο φαγητό. Οι κοινωνικές βασίλισσες των μελισσών αφήνουν πολλά από αυτά τα καθήκοντα στους εργάτες τους. Η άλλη μεγάλη διαφορά μεταξύ των κοινωνικών και των μοναχικών βασίλισσες είναι ότι οι κοινωνικές βασίλισσες πρέπει να εγκαθιδρύσουν και να διατηρήσουν την κοινωνική κυριαρχία πάνω στις κόρες τους, οι οποίες μένουν στη φωλιά σαν εργάτες.
Από τη σκοπιά της ανάπτυξης του εγκεφάλου, είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι ακόμη και οι κοινωνικές φωλιές ξεκίνησαν ως μοναχικές φωλιές: μια γυναίκα οικοδομεί μια φωλιά και βάζει τα αυγά, τότε η πρώτη γενιά των κόρων αφήνει τη φωλιά να ξεκινήσει τις φωλιές της, στις γενέθλιες φωλιές τους ως υποτελείς εργαζόμενοι. Έτσι, ενώ οι κοινωνικές βασίλισσες σπάνια καλλιεργούν, έπρεπε, σε ένα σημείο, να εγκαταστήσουν τη φωλιά τους. Η σχέση κυριαρχίας που συνδέεται με τις κοινωνικές φωλιές, από την άλλη πλευρά, είναι μοναδική για τις κοινωνικές βασίλισσες.
Μπορείτε να εξηγήσετε την υπόθεση του κοινωνικού εγκεφάλου, την οποία διερευνήσατε σε αυτή τη μελέτη;
Η υπόθεση του κοινωνικού εγκεφάλου προτείνει ότι οι πολυπλοκότητες της κοινωνικής διατήρησης της ιεραρχίας της κυριαρχίας, των οικογενειακών σχέσεων, της ατομικής ταυτότητας απαιτούν τόσο απαιτητικά ότι απαιτούν αυξημένη νοημοσύνη πέρα από τα όσα θα χρειαζόταν διαφορετικά τα ζώα για το υπόλοιπο της ζωής τους.
Η βασική πρόβλεψη της υποθέσεως του κοινωνικού εγκεφάλου είναι ότι, ενώ όλα τα άλλα είναι ίσα, τα κοινωνικά είδη θα είναι πιο έξυπνα από τα μοναχικά. Ωστόσο, υπάρχουν ορισμένα πρακτικά προβλήματα με αυτό. Το ένα είναι ότι η "νοημοσύνη" δεν είναι ένα συγκεκριμένο γνώρισμα που μπορεί να μετρηθεί, έτσι το μέγεθος του εγκεφάλου ή το μέγεθος συγκεκριμένων περιοχών του εγκεφάλου (όπως ο φλοιός στα θηλαστικά) συνήθως μετριούνται. Ένα άλλο πρόβλημα είναι ότι "όλα τα άλλα πράγματα" σπάνια είναι ίσα μεταξύ των ειδών. Ακόμη και στενά συγγενή είδη διαφέρουν σε πλήθος άλλων χαρακτηριστικών. Τέλος, είναι δύσκολο να ποσοτικοποιηθεί η "κοινωνικότητα". Για παράδειγμα, ορισμένα είδη μπορεί να ζουν σε μεγάλες ομάδες, αλλά με μικρή πολύπλοκη αλληλεπίδραση μεταξύ ατόμων. Άλλα είδη μπορεί να ζουν σε μικρές ομάδες, αλλά με μακροχρόνιες, λεπτές σχέσεις μεταξύ των ατόμων. Ποια από αυτά θα ήταν πιο απαιτητικά από άποψη γνώσης; Οι δυσκολίες που ενυπάρχουν στις συγκρίσεις μεταξύ ειδών είναι αυτό που μας ώθησε να χρησιμοποιήσουμε το Megalopta genalis, επειδή τα άτομα μέσα στο είδος είναι πολύ παρόμοια.
Βρήκατε ότι η περιοχή του εγκεφάλου που είναι υπεύθυνη για τη μάθηση και τη μνήμη είναι μεγαλύτερη στις κοινωνικές βασίλισσες. Αυτό σημαίνει ότι ο ίδιος ο εγκέφαλος είναι μεγαλύτερος ή ότι λειτουργεί διαφορετικά;
Η περιοχή του εγκεφάλου δεν ήταν μεγαλύτερη σε απόλυτες τιμές, ούτε οι ίδιοι οι εγκέφαλοι ήταν μεγαλύτεροι. Αυτό που ήταν μεγαλύτερο ήταν η αναλογία ενός μέρους αυτής της περιοχής του εγκεφάλου (το νευροπύλη του σώματος των μανιταριών) σε ένα άλλο (τα κυτταρικά σώματα του Kenyon). Σε προηγούμενες μελέτες ανάπτυξης του εγκεφάλου των μελισσών, οι υψηλότερες τιμές αυτής της αναλογίας προκύπτουν από τις αυξημένες γνωστικές προκλήσεις, όπως η εκμάθηση νέων θέσεων ορόσημων γύρω από τη φωλιά. Επομένως, τα δεδομένα μας υποδεικνύουν ότι, όπως προβλέπεται από την υπόθεση του κοινωνικού εγκεφάλου, η εδραίωση και διατήρηση της κυριαρχίας πάνω σε έναν κοινωνικό υποτάκτη είναι πιο απαιτητική από τη μοναχική ζωή.
Το τελευταίο μέρος της ερώτησής σας χτυπά πραγματικά στην καρδιά του θέματος: Δεν ξέρουμε τι σημαίνουν αυτές οι διαφορές όσον αφορά τον τρόπο με τον οποίο λειτουργεί ο εγκέφαλος - είτε για τις προηγούμενες μελέτες, οι οποίες επικεντρώθηκαν σε πιο παραδοσιακές μαθησιακές προκλήσεις είτε στις δικές μας, επικεντρώθηκε στις κοινωνικές διαφορές. Οι μελλοντικές μελέτες που εξετάζουν τη φύση των νευρικών συνδέσεων, και όχι μόνο οι διαφορές στην ανάπτυξη του εγκεφάλου, είναι απαραίτητες για να καταλάβουμε πώς οι αναπτυξιακές διαφορές οδηγούν σε λειτουργικές διαφορές.
Πώς είναι χρήσιμες αυτές οι πληροφορίες; Πώς μπορεί να προχωρήσει περαιτέρω η έρευνα για τις μέλισσες;
Όσον αφορά τη μελλοντική έρευνα για τις μέλισσες, ελπίζω ότι θα παρακινήσει περισσότερες συγκριτικές μελέτες. Για παράδειγμα, πολλές μέλισσες στην ίδια οικογένεια με τη Μεγαλόπτα είναι κοινοτικές, δηλαδή ότι ζουν μαζί, αλλά δεν έχουν ιεραρχίες κυριαρχίας. Εμφανίζουν παρόμοια μοτίβα ανάπτυξης του εγκεφάλου; Και ακόμη και ανάμεσα στα καθαρά μοναχικά είδη των μελισσών, υπάρχουν εκείνοι που καλλιεργούν μόνο ένα είδος λουλουδιού, και άλλοι που συγκεντρώνουν μια μεγάλη ποικιλία γύρης. Μήπως οι τελευταίοι παρουσιάζουν πιο ευέλικτα πρότυπα ανάπτυξης του εγκεφάλου, ενώ τα πρώτα είναι πιο "σκληρά ενσύρματα" για τη χορτονομή;
Αυτή η μελέτη θα πρέπει να είναι χρήσιμη για τους ερευνητές που ενδιαφέρονται για την εξέλιξη του εγκεφάλου, διότι δείχνει ότι δεν χρειάζεται να χρησιμοποιείτε μόνο πρωτεύοντα, με όλες τις υλικοτεχνικές, δεοντολογικές και επιστημονικές δυσκολίες που συνεπάγονται, να μελετήσουν την εξέλιξη της κοινωνικής νοημοσύνης. Τα κοινωνικά έντομα ως ομάδα επιτρέπουν ένα ευρύτερο φάσμα συγκρίσεων από ό, τι τα σπονδυλωτά.
