Высокая цена коммуникации у социальных пчел

Эусоциальные насекомые в основном полагаются на хемосенсорную коммуникацию для координации социальной организации и определения принадлежности к группе. С ростом социальной сложности вида его отдельным членам требуется большее разнообразие сигналов. Коммуникация высокосоциальных насекомых, таких как осы, хорошо изучена, но относительно мало известно об эволюционном переходе между одиночным и социальным образом жизни.

Международная группа исследователей изучила галиктид (Halictidae), чтобы определить, как меняются метаболические затраты на хемосенсорные органы при таких переходах. Они предположили, что изменения в социальной структуре будут отражаться в изменениях энергозатратных сенсорных систем антенн (усиков).

Ученые проанализировали изображения антенн взрослых самок 36 видов, охватывающих спектр от полностью одиночных до высокосоциальных, и с помощью цифрового статистического ПО измерили плотность сенсилл. Тесты подтвердили теорию: по мере приобретения и утраты социальности у галиктид происходят конвергентные изменения как в структурах сенсилл, так и в химических сигналах групп. Социальные насекомые инвестируют в эти системы больше, чем одиночные пчелы, а с ростом сложности группы коммуникация становится более разнообразной. "В совокупности эти результаты позволяют предположить, что существует сильная связь между эволюцией социального поведения и инвестициями в коммуникацию", — пишут авторы.

Исследователи отмечают, что плотность сенсилл не увеличивалась при приобретении социальности; предковые одиночные галиктиды имели плотность сенсилл, сходную с эусоциальными видами. Этот кажущийся парадокс сравнивают с эволюцией пещерных животных, которые теряют зрение, но чьи зрительные органы и структуры мозга, хотя и функционально избыточны, никогда не становятся полностью рудиментарными.

Однако вторично одиночные галиктиды — те пчелы, которые быстро перешли от социального к одиночному образу жизни, — продемонстрировали заметное снижение плотности сенсилл по мере угасания коммуникации. "Важно, что наблюдаемое снижение в этой группе не является полной рудиментацией. Вместо этого оно представляет собой уменьшение инвестиций в антеннальные сенсиллы, возможно, в отсутствие сложной коммуникации, связанной с групповой жизнью", — пишут авторы.

По мнению авторов, более высокая плотность сенсилл на антеннах социальных насекомых дает два преимущества: увеличенная площадь поверхности повышает скорость распознавания, позволяя пчелам быстрее идентифицировать не-членов гнезда и агрессивно реагировать. Кроме того, более высокая плотность может увеличивать разнообразие хеморецепторов на антеннах, обеспечивая более точную сигнализацию между членами гнезда. Они также отмечают, что более высокая плотность сенсилл может включать механосенсорные рецепторы, хотя различить эти два типа не удалось. Однако физическая коммуникация (такая как толчки и тараны, используемые матками для подчинения рабочих) действительно встречается у эусоциальных видов пчел.

Исследователи отмечают, что инвестиции в большее количество сенсилл обеспечивают скорость и точность коммуникации у социальных пчел, и хотя одиночные самки по-прежнему распознают релевантные стимулы, им больше не требуются метаболически затратные сенсиллы для выживания. "В заключение, быстрые изменения в химической сигнализации в пределах одного полиморфного вида в сочетании с неоднократным сокращением признаков, связанных с восприятием сигналов внутри и между видами, позволяют предположить, что существуют компромиссы, связанные с коммуникацией в социальных группах", — пишут авторы.

Пресс-релиз Принстонского университета.