Рабочие пчелы имеют право выбирать себе королеву

Шмели либо становятся более крупной и плодовитой королевой, либо более мелкой и бесплодной рабочей особью.

Хотя в каждой колонии шмелей есть королева, процесс становления ею может быть несколько более демократичным, чем монархическим. Согласно новому исследованию, опубликованному в журнале Insect Biochemistry and Molecular Biology , рабочие пчелы, по-видимому, выбирают, какой детеныш станет королевой в будущем.

Ключ к этому процессу отбора кроется в ювенильном гормоне . Этот гормон у насекомых отвечает за их развитие, линьку и, в конечном итоге, размножение. Когда команда вводила ювенильный гормон рабочим пчелам, они передавали его всем личинкам в колонии через корм. Чем больше ювенильного гормона получали личинки, тем выше была вероятность того, что они станут маткой. 

Как отмечают учёные, их работа впервые демонстрирует, что кастовая принадлежность шмелей определяется рабочими пчёлами, что переворачивает привычные представления о жизни пчелиной семьи. В колонии действует не жёсткая вертикаль власти, а скорее децентрализованная система, в которой кормилицы и рабочие сами определяют судьбу подрастающих личинок.

Понимание судьбы личинок пчел имеет ключевое значение для понимания их социального поведения. Вся их система основана на разделении репродуктивного труда — одни самки размножаются, а другие помогают. 

«Поскольку все эти самки имеют одинаковую ДНК, это яркий пример того, как один и тот же генотип может приводить к появлению совершенно разных форм», — заявила в своем сообщении Этия Амсалем , соавтор исследования и энтомолог из Университета штата Пенсильвания . «Это также практический вопрос, поскольку шмели важны для опыления, поэтому знание того, как выращивать маток, может улучшить коммерческое разведение и управление».

Помимо различий в социальных ролях, пчелиные матки и рабочие пчелы также сильно отличаются физически. Матки шмелей крупнее, живут дольше и размножаются. Рабочие пчелы меньше по размеру, не размножаются и живут не так долго.

Хотя было очевидно, что гормоны играют роль в том, как рабочие особи определяют наличие королевы, точные механизмы этого процесса оставались неясными. 

«В яйцеклетке одной самки шмеля содержится план двух совершенно разных жизненных путей: гигантской репродуктивной королевы или маленькой стерильной рабочей особи», — добавил соавтор исследования и научный сотрудник Сейед Али Модаррес Хасани . «Мы хотели понять, что запускает изменение жизненного пути самки, когда это происходит и кто контролирует этот процесс».

В исследовании команда использовала трех рабочих пчел и группу личинок. Они применяли ювенильный гормон в разных дозах и в разное время, вводя его либо рабочим пчелам, либо непосредственно личинкам. Затем они отслеживали перемещение гормона, измеряли массу личинок и регистрировали, какие особи стали матками, а какие — рабочими пчелами.

«В конце сезона каждая колония производит множество новых маток, — сказал Амсалем. — Эти матки покидают колонию, спариваются и впадают в зимнюю диапаузу, а затем каждая матка основывает новую колонию следующей весной. В этом смысле, производство как можно большего количества маток — и самцов — к концу сезона является конечной целью колонии».

Когда ювенильный гормон наносили непосредственно на личинки, они не только не превращались в маток, но и рабочие пчелы в итоге уничтожали большинство этих личинок.

Когда рабочих пчел обрабатывали ювенильным гормоном, его добавляли в пищу, которую они готовили для личинок. Затем эти личинки, проглотив гормон, становились тяжелее и имели гораздо больше шансов стать матками .

«Мы также установили, что личинки чувствительны к этому гормону только на седьмой и восьмой дни своего развития», — сказал Хасани. «Отслеживая ювенильный гормон, мы увидели, что рабочие особи передают его в пищу, которую они производят из нектара и пыльцы».

Эти результаты позволяют предположить, что производство маток связано с тем, как колония развивается в течение теплых летних месяцев, пока в конечном итоге не погибает осенью.

«Рабочие шмели не размножаются в молодом возрасте, но по мере старения колонии они могут активировать свои яичники и производить самцов, что приводит к повышению уровня ювенильного гормона», — сказал Амсалем. «В результате со временем они скармливают личинкам больше этого гормона. Когда достаточное количество рабочих шмелей делают это одновременно, обычно ближе к концу сезона, личинки получают дозы, достаточно высокие в критический период, чтобы развиться в маток».

Полученные результаты могут помочь улучшить управление пчелиными колониями на гормональном уровне, объяснить, как развиваются сложные сообщества насекомых и как гормональные сигналы взаимодействуют, формируя структуру колонии.

Фото: Рабочие пчелы могут повлиять на будущее личинок колонии. Изображение: Shutterstock  

Laura Baisas “Worker bees have power to pick their queen”

Перевод статьи «Worker bees have power to pick their queen» автора Laura Baisas, оригинал доступен по ссылке. Лицензия: CC BY. Изменения: переведено на русский язык