Расшифровка танца медоносных пчел может помочь сохранить здоровье ульев

Изучение одного из самых сложных форм нечеловеческого общения — виляющего танца медоносной пчелы — может помочь исследователям лучше понять мозг насекомых и сделать сельское хозяйство более экологичным.

Пчелы выработали уникальный и изобретательный способ общения — виляющий танец. Особыми движениями брюшка пчела сообщает другим в улье точное направление и расстояние до источника пищи или нового места для гнезда.

Доктор Элли Лидбитер, эксперт по пчелам из Школы биологических наук Лондонского университета (Великобритания), объясняет: если нектар или пыльца находятся в направлении солнца, пчела будет описывать восьмерку, ориентированную к верхней части улья. Если пыльца найдена под углом 90 градусов к солнцу, она укажет в этом направлении.

Чем дольше длится танец, тем лучше источник пищи, а время, затраченное на каждую восьмерку, указывает на расстояние до пыльцы или нектара.

Исследователи полагают, что дальнейшая расшифровка этого насыщенного информацией танца может выявить связь между мозгом пчел и влиянием окружающей среды. В проекте BeeDanceGap доктор Лидбитер работает над идентификацией конкретных генов в мозге пчелы, которые помогают насекомым понимать этот танец.

Для этого исследователи сначала находят лучших танцоров в тестовом улье и наблюдают, как они указывают источник пищи другим рабочим пчелам. Вновь обученных пчел отлавливают при вылете из улья, чтобы генетически проанализировать их мозговую ткань и определить, какие гены, связанные с обучением и памятью, активировались после восприятия виляющего танца.

Коллапс

Пчеловоды по всему миру сообщают, что многие пчелы покидают ульи и не возвращаются, что приводит к внезапному краху семей. Эксперты считают, что этому способствуют несколько факторов: изменение климата, паразиты, потеря среды обитания и агрохимикаты, такие как пестициды и неоникотиноиды.

«Дозы пестицидов или неоникотиноидов, применяемые на культурах, не обязательно убивают пчел, но ухудшают их способность к фуражировке, — говорит доктор Лидбитер. — Они теряются или приносят меньше нектара и пыльцы. Повреждение даже одной части мозга у многих отдельных пчел может иметь огромные последствия для всей колонии».

Неоникотиноидные пестициды связываются с участками мозга насекомого, нарушая нейронную передачу. Это приводит к неправильному развитию или функционированию некоторых клеток мозга.

ЕС запретил неоникотиноиды, что, по мнению доктора Лидбитер, является большим шагом вперед. Однако она подчеркивает необходимость более строгого «долгосрочного мониторинга экологической безопасности», чтобы новые агрохимикаты не воздействовали на пчел аналогичным образом.

Результаты проекта BeeDanceGap, которые будут опубликованы в этом году, могут помочь выработать лучшие критерии для тестирования будущих сельскохозяйственных практик или продуктов, позволяя раньше выявлять проблемы.

Защита медоносных пчел, шмелей и диких пчел необходима для поддержания здоровой и продуктивной среды. Эти насекомые опыляют более 80% культурных и диких растений в Европе. По словам профессора Мартина Джурфы из Исследовательского центра познания животных CNRS (Франция), «сохранить маленький мозг — значит сохранить биоразнообразие».

Больше, чем машины

Медоносные пчелы обладают высокой социальной сложностью. Помимо танцевальной коммуникации, в улье существует разделение труда: разные рабочие особи выполняют различные задачи — сбор пыльцы, уход за потомством, строительство, удаление мертвых особей.

Профессор Джурфа является со-руководителем проекта BrainiAnt, который изучает, как развивалось такое сложное социальное поведение и как оно повлияло на структуру мозга насекомых. «Когда понимаешь, как пчелы воспринимают мир, легче найти способы защитить их», — говорит он.

В рамках проекта исследователь доктор Сара Арганда изучает часть мозга насекомых, называемую грибовидными телами, где происходит обучение и хранятся долговременные воспоминания. Исследователи анализировали поведение пчел и проводили тесты на память (например, навигацию по цветовым подсказкам), чтобы узнать больше о структуре их мозга.

Проект укрепил аргумент, что мозг пчел сложнее, чем считалось ранее. «Большинство исследований говорят, что насекомые — больше, чем простые машины, и это исходит из исследований медоносной пчелы, — говорит профессор Джурфа. — Входная область грибовидных тел показывает уровень сложности, и исследования показывают, что эта сложность не жесткая, а пластичная».

Это означает, что его структура постоянно меняется, что отражает принцип работы человеческого мозга. «Мозг (пчелы) способен на сложные действия, такие как изучение концепций и правил; это невероятные органы, и их нужно защищать», — заключает профессор Джурфа.

Проект со-руководит профессор Джеймс Траниелло из Бостонского университета (США), эксперт в эволюционной нейробиологии муравьев. Мозг муравьев (родственников пчел) может быть в 100 раз меньше, и их крошечные размеры дают представление о структуре мозга насекомых.

Профессор Траниелло задается вопросами: «Что происходит с нервной тканью при чрезвычайно малых размерах? Теряются ли нейроны, становятся ли нейроны более эффективными, сколько нейронов нужно соединить, чтобы сформировать цепь, обеспечивающую такое сложное поведение, как у муравьев? Как коллективный интеллект колонии муравьев влияет на структуру мозга?»

Если BrainiAnt сможет ответить на эти вопросы, это даст более четкую картину эволюции и функции мозга муравьев. «Следующий шаг — попытаться понять гены, участвующие в регуляции размера мозга, вариабельности отделов, метаболизма и других функций», — говорит профессор Траниелло.

Он добавляет, что лучшее понимание нервной ткани также может помочь в попытках генетической модификации пчел для повышения устойчивости их мозга к таким угрозам, как неоникотиноиды. Хотя это дело отдаленного будущего, такие меры могут обеспечить более надежное будущее для пчел и тех преимуществ, которые они приносят окружающей среде.