Самкам пчёл приходится принимать важнейшее в своей жизни решение: остаться в гнезде, чтобы помочь матери вырастить больше потомства, или уйти и основать собственное гнездо. Новое исследование Смитсоновского института тропических исследований (STRI) показало, что на этот выбор влияют феромоны матки, что позволяет по-новому взглянуть на эволюцию сотрудничества в сообществах насекомых. В исследовании, опубликованном в Proceedings of the Royal Society B, ученые впервые установили, что с помощью феромонов пчелиные матки вида Megalopta genalis сообщают своим дочерям, что оставаться с ними — выгодное предложение.
Когда дочери медоносных пчел вырастают, их жизнь может пойти по одному из нескольких сценариев. Некоторые остаются в гнезде в качестве неспособных к размножению помощниц, или «рабочих пчел», в то время как другие покидают гнездо матери и основывают собственное — либо в качестве одиночной матки, либо в роли основательницы нового социального гнезда. Исследователи предполагают, что их решение зависит от здоровья матки и от того, дает ли уход из гнезда колонии наилучшие шансы на передачу ее генов. Исследователи хотели выяснить, влияют ли на выбор дочерей химические сигналы, исходящие от матки.
«Нас интересует эволюция кооперации, и в данном случае мы изучаем, как пчелы решают, стоит ли сотрудничать, — говорит Кингвелл, автор работы. — Наблюдения дают редкую возможность взглянуть на то, как могут зарождаться сообщества насекомых».
Исследователи изучали кооперацию между матками и их дочерьми на острове Барро-Колорадо в Панамском канале, в течение нескольких лет размещая сотни искусственных гнезд в естественной среде обитания пчел. Команда помечала отдельных пчел и записывала видео с их поведением, чтобы определить, остаются ли дочери в гнезде и работают ли они, узурпируют ли они матку или покидают гнездо, чтобы размножаться в другом месте.
Затем, чтобы выяснить, повлияли ли на этот выбор химические сигналы, команда изучила химические вещества, покрывающие тела пчел, с помощью передовых аналитических методов, в том числе газовой хроматографии в сочетании с масс-спектрометрией — двух методов, которые помогают идентифицировать и количественно оценить отдельные химические соединения.
«Новаторским аспектом исследования было проведение химического анализа непосредственно на острове Барро-Колорадо и многократный отбор проб у живых пчел, что позволило отслеживать химические сигналы, посылаемые одними и теми же особями на протяжении всей жизни», — сказал Кингвелл.
Исследователи обнаружили, что феромоны матки влияют на дочерей двумя способами. Во время критического этапа развития уровень феромонов у матки повышается, что подавляет развитие яичников у ее дочерей. Кроме того, те же самые химические сигналы указывали на репродуктивное здоровье матки: когда уровень феромонов был выше, самки с большей вероятностью оставались и помогали матери.
«Подобные химические сигналы могут стабилизировать зарождающиеся сообщества насекомых, давая время для развития социальной сложности в ходе эволюции, — говорит ученый. — Насколько нам известно, это первый феромон матки, обнаруженный у гибкого социального насекомого».
«Эволюция кооперации — фундаментальный вопрос, который касается не только насекомых, — говорит Кингвелл. — Наша работа показывает, как химическая коммуникация может помочь отдельным особям решить, когда сотрудничество будет выгодно, и дает представление об эволюционной биологии, поведении животных и социальных системах в целом».
[Фото: Carmelo Lopez / Smithsonian]
