Как пчелы выбирают королев
У каждой колонии шмелей, как и у медоносных пчел, есть королева — вот только процесс ее коронации может быть скорее демократичным, чем монархическим. Портал popsci.com рассказал о научной работе, которая выяснила, как шмели-рабочие выбирают, какая личинка станет будущей королевой.
Для того, чтобы понимать социальное поведение пчел, нужно разобраться в судьбе личинок пчел. Их система целиком опирается на разделение репродуктивного труда — одни самки размножаются, пока другие помогают. Поскольку у всех самок одна ДНК, пчелы выступают удивительным примером того, как один и тот же генотип может производить очень разные формы.
Помимо разных социальных ролей, королевы ульев и пчелы-рабочие различаются физически. Шмели-королевы вырастают более крупными и живут дольше. Они, в отличие от обычных маленьких рабочих, еще и могут размножаться.
Науке и раньше было понятно, что в выборе рабочими новой королевы как-то замешаны гормоны, но точные механизмы были неизвестны. По сути, одно яйцо шмеля содержит чертежи для двух совершенно разных траекторий жизни: гигантской, размножающейся королевы или маленькой, стерильной пчелы-рабочей.
Чтобы разобраться, как же шмели выбирают королев, авторы научной работы, опубликованной в журнале Insect Biochemistry and Molecular Biology использовали трех рабочих и кладку личинок. После этого они применили ювенальный гормон в разных дозах и в разные моменты времени, после чего вводили его либо рабочим, либо прямо личинкам. Так исследователи могли отследить перемещение гормона, попутно замеряя массу личинок и фиксируя, какие из них стали королевами и рабочими.
Каждая колония производит много новых королев в конце сезона. Они покидают родной улей, размножаются и уходят в зимнюю диапаузу. После этого каждая королева создает собственную колонию следующей весной. Таким образом, выращивание королев и самцов для них в конце каждого сезона можно считать истинной функцией каждой колонии шмелей.
Если гормон применяли прямо к личинкам, то они не только не становились королевами, но и погибали от рук рабочих — они уничтожали большую часть личинок, обработанных напрямую. А вот если гормон применялся к рабочим, то позже он попадал в еду, которую шмели готовили для личинок. Они поглощали гормон с пищей, и в результате становились тяжелее, что повышало их шансы вырасти в королев. Ученые также выяснили, что личинки, судя по всему, чувствительны к этому гормону лишь на 7-8 дни развития.
Таким образом, результаты опыта показывают, что производство королев связано с тем, как колония проживает теплые летние месяцы до наступления коллапса осенью. Шмели-рабочие не размножаются, когда колония молода, но могут активировать свои яичники и производить самцов по мере старения улья, что увеличивает концентрацию ювенального гормона. В итоге они постепенно начинают скармливать его личинкам, и чем больше рабочих участвуют в процессе, тем большие дозы личинки получают в критическое для развития время.