Рабочие шмели научились распознавать новый запах королевы
Исследователи из Израиля и США обучили рабочих земляных шмелей новому аромату их королевы, чтобы выяснить, будет ли он действовать как феромон. Шмели запомнили запах, но, вопреки ожиданиям ученых, в отсутствие королевы и при наличии расплода этот аромат 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 исследования опубликованы в журнале Communications Biology. Об этом сообщает портал N + 1.
Рабочие шмели, в отличие от медоносных пчел, сохраняют полноценные яичники и могут размножаться самостоятельно. Однако в присутствии королевы их репродуктивная активность подавляется, в основном благодаря феромонам. Степень подавления зависит от контекста — возраста рабочих, наличия и стадии расплода, визуальных сигналов и социальной фазы колонии. Однако точный химический состав феромонов королевы до сих пор не установлен, и неясно, является ли реакция рабочих на запах королевы врожденной или изменяется под влиянием обучения и индивидуального опыта.
Чтобы разобраться в этом, исследователи из Университета штата Пенсильвания и Тель-Авивского университета под руководством Этьи Амсалем провели эксперимент с земляными шмелями (Bombus terrestris). Они решили обучить рабочих новому запаху королевы, взяв восемь колоний, в каждой из которых была одна королева и 6–7 рабочих. На протяжении 35 дней ученые ежедневно опрыскивали королев либо анисовым спиртом, либо метилантранилатом — искусственными ароматами, которые шмели не встречают в природе. Когда число рабочих в колониях достигало 20, начиналось тестирование. Чтобы проверить, запомнили ли шмели запах, в рукава Т-образного лабиринта помещали фильтры со знакомыми и незнакомыми ароматами. Рабочие втрое чаще выбирали рукав с тем запахом, который ассоциировался с королевой из их колонии.
После того как шмели запомнили запах, исследователи рассадили рабочих по трое в небольшие отсеки на семь дней, чтобы подсчитать количество отложенных ими личинок. Каждый день в эти временные домики помещали ватную палочку, пропитанную знакомым, незнакомым запахом или не имеющую запаха (для контрольных групп). В одной из серий эксперимента в отсеки помещали расплод — яйца, личинок и куколок из родной колонии. Без расплода запах не влиял на количество яиц — все группы за неделю отложили примерно по 12 штук. Присутствие расплода на стадии яиц и личинок подавляло размножение рабочих, а на стадии куколок — наоборот, стимулировало. Однако именно в случае молодого расплода рабочие откладывали больше яиц при воздействии знакомого запаха, чем при незнакомом.
Ученые предполагали, что запах, который шмели научились ассоциировать с королевой, будет подавлять их размножение, как это происходит с естественными феромонами, однако он, по всей видимости, немного стимулировал его. Они предложили два равновероятных объяснения. Первое связано с неполным или неоднозначным сигналом: в природе максимальное подавление размножения происходит, когда рабочие видят расплод и королеву и чувствуют ее феромоны. Здесь, поскольку королевы не было, рабочие могли решить, что она погибла или ослабла, и войти в фазу конкуренции, начав откладывать собственные яйца. Второе предположение, не исключающее первое, состоит 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. Тот факт, что запах работал только в присутствии расплода, говорит о том, что реакция на химические сигналы у земляных шмелей зависит от контекста, что свидетельствует о ее 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.
