Пчелиные матки и рабочие пчелы начинают жизнь одинаково — как почти неразличимые яйца. Однако матки вырастают крупнее, созревают быстрее (за 16 дней против 21 у рабочих), живут значительно дольше и являются единственными в улье, кто откладывает яйца.
Десятилетиями ученые считали, что главный секрет этого превращения — в питании: маточное молочко, которое рабочие пчелы скармливают молодым личинкам, само по себе превращает обычную личинку в правительницу. Новое исследование, опубликованное в научном журнале Nature, показывает, что это лишь часть истории.
Исследователи из Калифорнийского университета в Риверсайде под руководством Бориса Бэра, директора Центра комплексных исследований пчел, обнаружили целую систему за этим процессом. Оказалось, что форма, материал и окружающая среда «царской колыбели» имеют не меньшее значение, чем еда.
Ученые использовали термографию, трекинг поведения, анализ материалов и химические тесты. Они выяснили, что так называемые маточники — те самые характерные ячейки ореховидной формы, в которых развиваются будущие матки, — резко отличаются от обычных шестиугольных сот. Воск, из которого они построены, имеет иную физическую и химическую структуру: он менее плотный, более гибкий и лучше сохраняет тепло и влагу для развивающейся личинки. Кроме того, в составе воска маточников были обнаружены другие жирные кислоты и химические сигнальные вещества. Иными словами, это не просто защитный кокон, а тщательно спроектированная развивающая среда.
Чтобы проверить, действительно ли имеет значение сама «колыбель», исследователи вырастили будущих маток в ячейках, сделанных из воска от маточников, и в обычных рабочих сотах. Личинки, выращенные в «рабочем» воске, даже при одинаковом питании маточным молочком чаще погибали и вырастали в более мелких маток. Это доказывает, что само окружение играет критическую роль в развитии.
Но кто же строит эти царские покои? Ученые выявили ранее неизвестный класс молодых рабочих пчел, которых назвали «строителями маточников». Эти пчелы проявляют особые адаптации. Пока они заняты строительством и уходом за будущими матками, их собственная физиология меняется: у них повышается температура тела (что ускоряет развитие личинки в маточнике), и они активируют иные биологические процессы, связанные с производством воска. Вместо простой переработки старого воска, пчелы активно собирают, модифицируют и обогащают материал для царских камер.
Ученым даже удалось проследить, как пчелы переиспользуют материалы из других частей улья. Добавив микродозы графита в обычные соты, команда увидела, что затемненный воск в итоге появлялся в маточниках. Это прямое доказательство того, что строители избирательно собирают и трансформируют материал для нужд королевы.
Раньше идея была относительно простой: взять яйцо, переместить его в маточник, кормить маточным молочком — и получить матку. А мы обнаружили, что за этим процессом стоит целый механизм. Это гораздо сложнее, чем мы представляли
Исследователи проследили ту же самую закономерность как у европейских, так и у азиатских видов медоносных пчел, что говорит о глубокой эволюционной укорененности этой стратегии. Бэр сравнивает процесс с чем-то вроде королевского двора: существует посвященная группа пчел, целиком сосредоточенная на выращивании правительницы. «Если у них что-то пойдет не так, колония не сможет размножаться», — подчеркивает он.
Открытие меняет представление о пчелах и способно расширить взгляд ученых на развитие в целом — на то, как окружение, социальные группы и «построенная среда» формируют биологию живых существ. «Эта работа подчеркивает, насколько сложными являются общества насекомых, — заключает Бэр. — Пчелиные колонии функционируют как интегрированные биологические системы, способные создавать собственную среду».
Ранее Наука Mail рассказывала, что волны жары нарушают половую жизнь пчел.
