V Panamě v nové laboratoři neurobiologického výzkumu Smithsonian Tropical Research Institute zkoumají vědci, jak mozek tropického potu včely Megalopta genalis souvisí s chováním společenských královen druhu a solitérních královen. Tato studie pomáhá vědcům dělat velké pokroky v porozumění sociálního chování hmyzu.
Související obsah
- Tajný život včel
Po pozorování včel během každodenních činností (sbírání jídla a snášky vajec) vědci našli zajímavý vzorec v oblasti mozku, který je zodpovědný za učení a paměť. V sociálních včelích královnách, které jsou odpovědné za koordinaci sociální sítě včelích dělníků, je větší část jejich mozku věnována učení a paměti než v solitérních královnách, které samy musejí dělat hodně práce.
Mluvili jsme s Adamem Smithem, postdoktorandským pracovníkem studie, abychom se dozvěděli více o druhu a o tom, co je dělá klíštěte.
Byly provedeny další studie, které zkoumaly velikost mozku u sociálních a nesociálních zvířat. Proč jste se rozhodli zaměřit na včely, místo na jiný společenský druh?
Ze čtyř hlavních skupin sociálního hmyzu - termiti, včely, vosy a mravenci - jsou včely jediné s druhy, které mohou přepínat mezi sociálním a osamělým. Všichni mravenci a všichni termiti jsou sociální. Existují jak sociální, tak osamělé vosy, ale alespoň u dosud zkoumaných druhů se žádný druh vosy nedokáže samostatně a společensky rozmnožovat, jak to mohou včely Megalopta genalis .
Rovněž je velmi dobře studována neurobiologie a vývoj mozku včely medonosné a několik dalších druhů bylo studováno v mnohem menší míře. Společně tyto studie naznačují, že vlivy prostředí, dokonce i na dospělý hmyz, ovlivňují vývoj mozku. To nás vedlo k podezření, že sociální prostředí Megalpta genalis může také ovlivnit vývoj mozku.
Jaký je rozdíl mezi společenskými a solitérními královnami?
Nejdůležitější podobností mezi nimi je to, že se oba rozmnožují - tj. Snášková vejce. Hlavní rozdíl spočívá v tom, že společenské královny zřídka opouštějí své hnízdo a zřídka píce pro pyl a nektar. Pokládají pouze vejce. Na druhé straně osamělé královny musejí vykonávat všechny reprodukční povinnosti. Musí shromáždit potravu (pyl a nektar) pro své potomky, vyvinout vejce do vaječníků a položit je do jednotlivých hnízdních buněk s poskytnutým jídlem. Sociální včelí královny ponechávají mnoho těchto povinností svým pracovníkům. Dalším velkým rozdílem mezi společenskými a samotářskými královnami je to, že sociální královny musí vybudovat a udržovat sociální dominanci nad svými dcerami, které zůstávají v hnízdě jako dělníci.
Z pohledu vývoje mozku je důležité si uvědomit, že i společenská hnízda začala jako osamělá hnízda: žena staví hnízdo a snáší vejce, pak první generace dcer buď opustí hnízdo, aby iniciovala vlastní hnízda, nebo zůstanou v jejich rodných hnízdech jako podřízení pracovníci. Ačkoli tedy společenské královny zřídka pily, musely na jednom místě založit své hnízdo. Na druhé straně dominanční vztah spojený se společenskými hnízdi je pro společenské královny jedinečný.
Mohl byste vysvětlit hypotézu sociálního mozku, kterou jste zkoumali v této studii?
Hypotéza sociálního mozku navrhuje, že složitosti sociálního života - sledování hierarchií dominance, rodinných vztahů, individuální identity - jsou tak kognitivně náročné, že vyžadují zvýšenou inteligenci nad rámec toho, co by zvířata jinak potřebovala po zbytek svého života.
Základní predikce hypotézy sociálního mozku je, že pokud budou všechny ostatní věci stejné, budou sociální druhy inteligentnější než osamělé. S tím však existuje několik praktických problémů. Jedním z nich je, že „inteligence“ není specifickým znakem, který lze měřit, takže se místo toho obvykle měří velikost mozku nebo velikost specifických oblastí mozku (jako je kůra u savců). Dalším problémem je, že „všechny ostatní věci“ jsou mezi druhy zřídka stejné. Dokonce i blízce příbuzné druhy se liší v mnoha dalších vlastnostech. A konečně, je obtížné kvantifikovat „socialitu“. Například, některé druhy mohou žít ve velkých skupinách, ale s malou komplexní interakcí mezi jednotlivci. Jiné druhy mohou žít v malých skupinách, ale s dlouhodobými jemnými vztahy mezi jednotlivci. Které z nich by bylo kognitivně náročnější? Problémy spojené s mezidruhovými srovnáváními nás motivovaly k používání megalopta genalis, protože jednotlivci v rámci druhu jsou velmi podobní.
Zjistili jste, že oblast mozku zodpovědná za učení a paměť je větší u společenských královen. Znamená to, že samotný mozek je větší nebo že funguje jinak?
Mozková oblast nebyla absolutně větší, ani samotné mozky nebyly větší. Větší byl poměr jedné části této oblasti mozku (neuropil hubového těla) k druhé (těla keňských buněk). V předchozích studiích vývoje mozku včel jsou vyšší hodnoty tohoto poměru výsledkem zvýšených kognitivních výzev, jako je učení nových dominantních míst v okolí hnízda. Naše data tedy naznačují, že, jak předpovídá hypotéza sociálního mozku, je vytvoření a udržení dominance nad sociálním podřízeným kognitivně náročnější než samotářský život.
Poslední část vaší otázky skutečně zasahuje do jádra věci: nevíme, co tyto rozdíly znamenají, pokud jde o to, jak mozek funguje - buď pro předchozí studie, které se zaměřovaly na tradičních učení, nebo na naše vlastní, které zaměřené na sociální rozdíly. Budoucí studie zaměřené na povahu nervových spojení, spíše než jen rozdíly ve vývoji mozku, jsou potřebné k tomu, aby zjistily, jak vývojové rozdíly vedou k funkčním rozdílům.
Jak jsou tyto informace užitečné? Jak může pokračovat v dalším výzkumu včel?
Pokud jde o budoucí výzkum včel, doufám, že motivuje více srovnávacích studií. Například mnoho včel ve stejné rodině jako Megalopta jsou komunální, což znamená, že žijí společně, ale nemají dominantní hierarchie. Vykazují podobné vzorce vývoje mozku? A dokonce i mezi čistě osamělými druhy včel existují lidé, kteří pijí pouze jeden druh květu, a jiní, kteří shromažďují širokou škálu pylu. Ukazují posledně jmenované pružnější vzorce vývoje mozku, zatímco první z nich jsou „pevně zapojeny“ k píci?
Tato studie by měla být užitečná pro vědce, kteří se zajímají o evoluci mozku, protože ukazuje, že nemusíte používat pouze primáty se všemi logistickými, etickými a vědeckými obtížemi, které s sebou nese, ke studiu vývoje sociální inteligence. Sociální hmyz jako skupina umožňuje širší škálu srovnání než u obratlovců.
