Корм или смерть: ген в мозге пчелы управляет социальной игрой улья
В мозге самцов медоносных пчёл обнаружили генетический "переключатель", который управляет их умением выпрашивать еду у рабочих. Речь идёт о гене fruitless, влияющем примерно на 1800 нейронов и определяющем, начнётся ли кормление и как долго оно продлится. Исследование показывает, что даже внутри слаженного улья выживание самцов зависит от тонко настроенных решений мозга. Об этом сообщает научное издание со ссылкой на работу Университета Генриха Гейне в Дюссельдорфе.
Зачем самцам пчёл нужна помощь улья
Самцы медоносной пчелы Apis mellifera, которых называют дронами, почти не питаются пыльцой самостоятельно. Вместо этого рабочие пчёлы перерабатывают её и кормят дронов богатым белком секретом желез, расположенных в голове.
Такая зависимость делает самцов уязвимыми. Даже при изобилии нектара и пыльцы в улье дрон может остаться голодным, если не сумеет правильно инициировать социальный контакт. Подобные формы кооперации хорошо вписываются в более широкий контекст генетически управляемого поведения у насекомых, включая ритуалы выпрашивания корма у трутней.
Как выглядит процесс "попрошайничества"
Всё начинается с антенн. Самец касается ими рабочую пчелу, затем повторяет контакт до тех пор, пока та не откроет ротовой аппарат и не передаст пищу. Этот процесс называется трофаллаксисом — передачей жидкой пищи "изо рта в рот", которая одновременно служит и способом общения.
"В нашем исследовании мы спрашиваем себя, что требуется для организации этого взаимодействия", — отмечает профессор Мартин Бей, говорится в публикации университета.
Роль гена fruitless в мозге
Ген fruitless работает как фактор транскрипции — он включает и выключает другие гены в процессе развития. У самцов пчёл он активен преимущественно в нервной системе, формируя специфические цепи нейронов.
Команда учёных показала, что этот ген определяет не сами движения, а решение — стоит ли начинать и поддерживать социальный контакт. По сути, он влияет на мотивацию и настойчивость дрона.
Как учёные нашли нужные нейроны
Исследователи внедрили в геном маркер, который светился зелёным там, где активен fruitless. Это позволило увидеть кластеры нейронов, связанных с обонянием, вкусом и интеграцией сигналов.
Часть таких клеток оказалась в грибовидных телах — зонах мозга, отвечающих за обучение и объединение разных чувств. Это подтверждает, что выпрашивание пищи требует одновременной оценки запахов, вкуса и тактильных сигналов.
Что произошло без этого гена
Учёные создали дронов без работающего fruitless. Их мозг формировался, но поведение менялось. Самцы реже подходили к рабочим, быстрее прекращали контакт и в итоге получали примерно вдвое меньше пищи.
При этом ходьба, отдых, самоочистка и сами движения во время выпрашивания оставались нормальными. Это указывает на сбой именно в принятии социальных решений, а не в физической способности их выполнять.
Проверка чувств и запахов
Важно, что мутанты сохраняли нормальный "запах" — кутикулярные углеводороды, по которым пчёлы узнают друг друга. Реакции первичных обонятельных центров тоже оставались intact.
Это означает, что fruitless влияет не на восприятие сигналов, а на то, как мозг использует их для выбора поведения. Похожий принцип наблюдается и в других формах сложного социального взаимодействия насекомых, включая необычные стратегии вроде использования костей для гнездования у пчёл.
Реакция на запах матки
За пределами улья самцы ориентируются на феромоны матки. В лабораторных тестах дроны без fruitless реагировали на этот запах значительно слабее, тогда как реакции на свет, неприятные запахи и прикосновения не менялись.
Это подчёркивает избирательность действия гена и его связь именно с социально значимыми сигналами.
Эволюция и повторное использование генов
Исследование показывает, как эволюция может "перепрофилировать" старые генетические механизмы под новые задачи. В данном случае fruitless стал частью системы, которая поддерживает кооперацию и выживание внутри улья.
Авторы считают, что это лишь первый шаг. Дальнейшие работы помогут выяснить, какие именно гены включаются в этих нейронах и как на поведение влияют питание и стресс колонии.
