Шмели научились распознавать запах королевы
Исследователи из Израиля и США обучили рабочих земляных шмелей новому запаху королевы, чтобы выяснить его влияние как феромона. Шмели запомнили запах, но, вопреки ожиданиям, в отсутствие королевы и при наличии расплода этот запах способствовал размножению рабочих, а не подавлял его. Ученые связали этот эффект с отсутствием королевы и пришли к выводу, что реакция насекомых на химические сигналы может изменяться в зависимости от условий. Результаты работы опубликованы в журнале Communications Biology. Об этом сообщает портал N + 1.
Рабочие земляных шмелей, в отличие от медоносных пчел, сохраняют полноценные яичники и могут размножаться самостоятельно. Однако в присутствии королевы их репродуктивная активность подавляется феромонами. Степень подавления зависит от контекста, включая возраст рабочих, наличие и стадию расплода, визуальные сигналы и социальную фазу колонии. Точный химический состав феромонов королевы до сих пор не установлен, и неясно, является ли реакция рабочих на запах королевы неизменной или может меняться под влиянием обучения и индивидуального опыта.
Чтобы разобраться в этом, ученые из Университета штата Пенсильвания и Тель-Авивского университета, возглавляемые Этьи Амсалем, провели эксперимент с земляными шмелями (Bombus terrestris). Они обучили рабочих новому запаху королевы, используя восемь колоний, каждая из которых имела одну королеву и 6–7 рабочих особей. В течение 35 дней ученые ежедневно опрыскивали королев анисовым спиртом или метилантранилатом — искусственными ароматами, не встречающимися в природе. Когда количество рабочих в колониях достигало 20, начиналось тестирование. Для проверки запоминания запаха в рукава Т-образного лабиринта помещали фильтры со знакомыми и незнакомыми запахами. Рабочие втрое чаще выбирали рукав с запахом, ассоциированным с королевой.
После подтверждения, что шмели запомнили запах, исследователи рассадили рабочих по трое в небольшие отсеки на семь дней, чтобы подсчитать количество отложенных личинок. Каждый день в эти отсеки помещали ватную палочку с знакомым, незнакомым запахом или без запаха (для контрольных групп). В одной из серий эксперимента в отсеки добавляли расплод — яйца, личинок и куколок из их колонии. Без расплода запах не влиял на количество яиц — все группы отложили примерно по 12 штук. Присутствие расплода на стадии яиц и личинок подавляло размножение рабочих, а на стадии куколок — наоборот, стимулировало. При этом именно в случае молодого расплода рабочие откладывали больше яиц под воздействием знакомого запаха, чем незнакомого.
Ученые ожидали, что запах, ассоциированный с королевой, будет подавлять размножение, как естественные феромоны, однако он, по всей видимости, немного стимулировал его. Они предложили два возможных объяснения. Первое связано с неполным сигналом: в природе максимальное подавление размножения происходит, когда рабочие видят расплод и королеву, ощущая ее феромоны. В отсутствие королевы рабочие могли решить, что она погибла или ослабла, и начать откладывать собственные яйца. Второе предположение заключается в том, что шмели запомнили запах не как сигнал королевы, а как запах родного гнезда, который сигнализирует о безопасности и побуждает к размножению в отсутствие королевы. То, что запах действовал только в присутствии расплода, указывает на то, что реакция на химические сигналы у земляных шмелей зависит от контекста, что свидетельствует о гибкости, а не инстинктивности.
Королевой в своем гнезде могут быть не только эусоциальные насекомые, но и некоторые млекопитающие, например, голые землекопы (Heterocephalus glaber). Недавно ученые обнаружили, что феромоны их королев не подавляют размножение рабочих, а сигнализируют о том, что оставаться в родном гнезде им выгоднее, чем покидать его и размножаться самостоятельно.
