Οι επιστήμονες εντόπισαν εγκεφαλικά κυκλώματα που συμβάλλουν στον καθορισμό των εργασιών που εκτελούν οι εργάτριες μέλισσες μέσα στην κυψέλη. Βιολόγοι από το Πανεπιστήμιο Heinrich Heine του Ντίσελντορφ (HHU) και τα πανεπιστήμια της Κολωνίας και της Φρανκφούρτης διαπίστωσαν ότι μπορούσαν να αλλάξουν τη συμπεριφορά των μελισσών, τροποποιώντας τη λειτουργία ενός συγκεκριμένου γονιδίου και μειώνοντας επιλεκτικά τη δραστηριότητα ορισμένων νευρωνικών κυκλωμάτων.
Σύμφωνα με το sciencedaily τα ευρήματα, που δημοσιεύθηκαν στο επιστημονικό περιοδικό Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), προσφέρουν νέα στοιχεία για το πώς μια αποικία οργανώνει το εργατικό της δυναμικό χωρίς την ύπαρξη κάποιου «αρχηγού» που αναθέτει καθήκοντα.
Πώς οι μέλισσες μοιράζουν την εργασία χωρίς αρχηγό
Κάθε επιτυχημένη κοινότητα βασίζεται στο ότι τα μέλη της εκτελούν τις κατάλληλες εργασίες την κατάλληλη στιγμή. Οι άνθρωποι μπορούν να συζητούν τις ευθύνες και να τις κατανέμουν συνειδητά, όμως μια κυψέλη δεν διαθέτει κεντρικό συντονιστή. Παρ’ όλα αυτά, οι μέλισσες (Apis mellifera) κατανέμουν τις εργασίες τους με αξιοσημείωτη αποτελεσματικότητα.
Τα καθήκοντα μιας εργάτριας μέλισσας μεταβάλλονται συνήθως καθώς μεγαλώνει. Οι νεαρές εργάτριες φροντίζουν τη βασίλισσα και τις αναπτυσσόμενες προνύμφες. Αργότερα, συμβάλλουν στην κατασκευή και τη συντήρηση της κυψέλης και στην προστασία της από απειλές. Μόνο στο τελευταίο στάδιο της ζωής τους εγκαταλείπουν την κυψέλη για να αναζητήσουν τροφή.
Αυτές οι αλλαγές στη συμπεριφορά καθοδηγούνται από τις αλληλεπιδράσεις περίπου ενός εκατομμυρίου νευρώνων στον εγκέφαλο της μέλισσας. Μέχρι σήμερα, ωστόσο, οι επιστήμονες δεν κατανοούσαν πώς το νευρικό σύστημα παράγει αυτή τη σταδιακή, εξαρτώμενη από την ηλικία, μετάβαση από το ένα καθήκον στο άλλο.
Ένα γονίδιο που συνδέεται με τη συμπεριφορά των εργατριών
Σημαντικές ενδείξεις προέκυψαν από προηγούμενη έρευνα ομάδας του HHU, με επικεφαλής τον καθηγητή Martin Beye του Ινστιτούτου Εξελικτικής Γενετικής. Οι επιστήμονες μελετούσαν ένα γονίδιο γνωστό ως doublesex, όταν παρατήρησαν μια ασυνήθιστη αλλαγή στη συμπεριφορά.
Όταν το γονίδιο απενεργοποιήθηκε σε μεγαλύτερης ηλικίας εργάτριες, τα έντομα άρχισαν ξανά να φροντίζουν τη βασίλισσα. Το συγκεκριμένο καθήκον εκτελείται φυσιολογικά μόνο από νεότερες μέλισσες, γεγονός που υποδηλώνει ότι το doublesex διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στον έλεγχο της ηλικιακά εξαρτώμενης κατανομής της εργασίας.
Επειδή το γονίδιο doublesex δρα μόνο σε συγκεκριμένα νευρωνικά κυκλώματα, η ανακάλυψη έδωσε στην ομάδα του καθηγητή Beye, σε συνεργασία με ερευνητές από τα πανεπιστήμια της Κολωνίας και της Φρανκφούρτης, τη δυνατότητα να διερευνήσει πώς συγκεκριμένες περιοχές του εγκεφάλου της μέλισσας επηρεάζουν την κοινωνική της συμπεριφορά.
Οι επιστήμονες απενεργοποίησαν συγκεκριμένα νευρωνικά κυκλώματα
Οι ερευνητές κατέστειλαν επιλεκτικά τη δραστηριότητα των νευρώνων που σχετίζονται με το doublesex. Για να το πετύχουν, χρησιμοποίησαν το γονίδιο ώστε να παραχθεί μια πρωτεΐνη που καταστέλλει τη νευρωνική δραστηριότητα. Στη συνέχεια ενεργοποίησαν την πρωτεΐνη αυτή χορηγώντας στις μέλισσες μια συγκεκριμένη ουσία, γεγονός που τους επέτρεψε να μειώσουν τη δραστηριότητα μόνο στα στοχευμένα κυκλώματα.
Μόλις τα κυκλώματα αυτά αναστάλθηκαν, οι μεγαλύτερες εργάτριες επέστρεψαν στη φροντίδα της βασίλισσας, αντί να εκτελούν τα καθήκοντα που αντιστοιχούσαν στην ηλικία τους.
Η επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης στο PNAS, δρ Jana Seiler, δήλωσε:
«Οι μεγαλύτερες εργάτριες μέλισσες άρχισαν και πάλι να φροντίζουν τη βασίλισσα, κάτι που υπό φυσιολογικές συνθήκες κάνουν μόνο οι νεότερες. Όταν τα κυκλώματα δεν αναστέλλονταν, οι μέλισσες παρουσίαζαν τη φυσιολογική, ηλικιακά εξαρτώμενη συμπεριφορά τους. Με αυτόν τον τρόπο μπορέσαμε να ελέγξουμε ποια καθήκοντα εκτελούσαν οι εργάτριες.»
Η νευρωνική επικοινωνία ίσως οργανώνει τη λειτουργία της κυψέλης
Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι η οργάνωση της εργασίας μέσα σε μια αποικία μελισσών έχει νευρωνική βάση. Όταν η δραστηριότητα σε συγκεκριμένες περιοχές του εγκεφάλου μειώνεται, άλλα νευρωνικά κυκλώματα ενδέχεται να ενεργοποιούνται και να πυροδοτούν διαφορετικά πρότυπα συμπεριφοράς.
Τα ευρήματα αποτελούν τις πρώτες ενδείξεις ότι η επικοινωνία μεταξύ νευρωνικών κυκλωμάτων συμβάλλει στον καθορισμό του αν μια εργάτρια μέλισσα θα φροντίζει τη βασίλισσα, θα κατασκευάζει ή θα φυλάσσει την κυψέλη ή θα αναζητά τροφή.
Ο καθηγητής Beye καταλήγει:
«Η δυνατότητα να ελέγχουμε την κοινωνική συμπεριφορά των μελισσών μάς προσφέρει νέες ευκαιρίες να διερευνήσουμε τις θεμελιώδεις αρχές της έμφυτης συμπεριφορικής ποικιλομορφίας και της κοινωνικής συνεργασίας. Η απάντηση στο μυστήριο του πώς οι μέλισσες και άλλα ζώα συνεργάζονται τόσο αποτελεσματικά χωρίς ένα προκαθορισμένο σχέδιο κατανομής της εργασίας πιθανότατα κρύβεται στα νευρωνικά κυκλώματα του εγκεφάλου».
