Автор: Марта Серафинко
10 июня (Рейтер) — Матки медоносных пчёл появляются из тех же обычных оплодотворённых женских яиц, что и рабочие пчёлы. Так как же одна пчела становится королевой — с ответственностью быть единственной производительницей потомства в колонии — а не просто очередной рабочей? До сих пор учёные считали, что это происходит исключительно потому, что избранную пчелу кормили специальной диетой.
Новое исследование показывает, что в игре есть ещё один критический фактор — природа восковой камеры, построенной для неё группой рабочих пчёл-самок. В то время как эти рабочие обеспечивают будущую матку богатым питательными веществами веществом, называемым маточным молочком, которое они выделяют, камера для развития личинки, которую они для неё строят, также обладает уникальными физическими и химическими свойствами.
«Королевская диета ничего не значит без королевского дворца», — сказал Кай Ван, учёный из Института пчеловодства Китайской академии сельскохозяйственных наук и один из руководителей исследования, опубликованного в журнале Nature.
Большая часть гнезда медоносных пчёл построена из воска, выделяемого рабочими самками и сформованного в аккуратные шестиугольные ячейки. Некоторые ячейки используются для хранения пищи, другие — для выращивания потомства. Но колонии также строят третий тип камер для будущих маток, напоминающих скорлупу арахиса, которые свисают вниз от сота. Давно замеченные пчеловодами как признаки роения или замены матки, их часто рассматривали как пассивные контейнеры.
«Наше исследование показывает, что на самом деле это активный, высокотехнологичный „умный инкубатор"», — сказал Ван.
Исследование было сосредоточено на виде, называемом западной медоносной пчелой.
По словам исследователей, камера, построенная для будущей матки, обеспечивает набор физических и химических условий, которые могут помочь направить развитие личинки по королевскому пути. Этот воск мягче, плавится при более высокой температуре и выделяет другие химические «духи».
Более мягкие стенки могут дать растущей личинке место для расширения, в то время как запахи могут действовать как гормональные триггеры, сказали исследователи. Даже при наличии маточного молочка, сказал Ван, личинки, помещённые в воск рабочих ячеек, демонстрировали худшее развитие матки и гораздо более высокую смертность, что позволяет предположить, что им необходимы «запах и ощущение» королевского воска, чтобы выжить и трансформироваться.
Исследователи также обнаружили, что у пчёл, строящих маточники, была необычно высокая температура грудной клетки и отличающаяся активность генов.
«Чтобы сформовать этот специальный воск с высокой температурой плавления, молодым пчёлам приходится превращать свои тела в крошечные „живые печи", нагревая свою грудь до температуры более 39 градусов по Цельсию (102 градуса по Фаренгейту), словно у них жар», — сказал Ван.
Ван сказал, что эти пчёлы не являются постоянно специализированной кастой, а представляют собой «обычных, гибких молодых рабочих», выполняющих временную экстренную работу с краткосрочными изменениями в экспрессии генов, которые помогают им обрабатывать воск. Ван назвал их «ultimate multitaskers» (мастерами многозадачности), потому что, строя маточники, они продолжают выполнять повседневные задачи улья, такие как обмен пищей с товарищами по гнезду и осмотр других ячеек.
Больше всего Ваня удивило то, что «глубоко укоренившаяся догма» о нутриционном детерминизме — идея о том, что кормление личинки маточным молочком является единственным секретом превращения в матку — была неполной.
Однако исследование пока не выявляет точный аспект воска, который играет роль.
Ван сказал, что следующим шагом будет поиск молекулярного переключателя: «Какой именно химический запах или физическое прикосновение на самом деле говорит ДНК личинки матки: „Ты — королева"».
Ван добавил, что подобные эффекты могут существовать и у других общественных насекомых. Термитники и бумажные гнёзда ос могут делать больше, чем просто укрывать своих обитателей, а замысловатые восковые гнёзда безжальных пчёл могут скрывать подобные секреты того, как колонии контролируют своё развитие.
Помимо биологии, эта работа в конечном итоге может помочь пчеловодам выводить более здоровых маток, сказал Борис Бэр, профессор здоровья опылителей Калифорнийского университета в Риверсайде и один из руководителей исследования.
Производство маток является центральным в современном пчеловодстве, и здоровые матки необходимы для поддержания здоровых колоний, сказал Бэр. Управляемые медоносные пчёлы опыляют более 80 основных сельскохозяйственных культур, и Бэр сказал, что лучшее понимание того, как колонии естественным образом производят высококачественных маток, может помочь поддержать более устойчивые популяции пчёл в то время, когда пчеловоды в США и других странах сообщают о значительных потерях колоний.
Для Вана эти выводы подчёркивают, что колония медоносных пчёл является «сверхорганизмом», где пчёлы коллективно формируют одну обычную личинку, чтобы она стала их будущей матерью. Как он выразился: «Хорошо питаться важно, но жизнь в идеальном доме — вот что действительно меняет твою судьбу».
(Репортаж Марты Серафинко в Гданьске, Польша; Редактирование Уилла Данэма)