Για πολλά χρόνια, οι επιστήμονες πίστευαν ότι η συνταγή για να φτιάξουν μια βασίλισσα μέλισσα ήταν απλή: ταΐστε μια αναπτυσσόμενη προνύμφη άφθονο βασιλικό πολτό και θα γινόταν ο κυβερνήτης της αποικίας.
Μια νέα μελέτη δείχνει ότι η πραγματικότητα είναι πολύ πιο περίπλοκη.
Οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι οι μελλοντικές βασίλισσες μεγαλώνουν σε ειδικά σχεδιασμένους παιδικούς θαλάμους που χτίστηκαν από νεαρές εργάτριες μέλισσες. Αυτοί οι θάλαμοι παρέχουν μοναδικό κερί, ζεστές συνθήκες και ειδική φροντίδα που βοηθούν μια προνύμφη να εξελιχθεί σε μια υγιή βασίλισσα.
Τα αποτελέσματα δημοσιεύτηκαν στο περιοδικό η φύσηδείχνουν ότι οι δομές που είναι γνωστές ως κελιά βασιλισσών, που μερικές φορές ονομάζονται «βασιλικές κούνιες», είναι πολύ περισσότερα από προστατευτικά δοχεία. Αυτά είναι προσεκτικά δημιουργημένα περιβάλλοντα που παίζουν σημαντικό ρόλο στην ανάπτυξη της βασίλισσας. Η ερευνητική ομάδα εντόπισε επίσης μια προηγουμένως άγνωστη ομάδα νεαρών εργάτριων μελισσών γνωστών ως «χτίστες βασίλισσων» που φαίνεται να είναι ιδιαίτερα κατάλληλες για την κατασκευή και τη συντήρηση αυτών των θαλάμων.
«Η παλιά ιδέα ήταν σχετικά απλή: πάρτε ένα αυγό, μεταφέρετέ το σε ένα κελί βασίλισσας, ταΐστε το με βασιλικό πολτό και θα έχετε μια βασίλισσα», δήλωσε ο Boris Baer, εντομολόγος και διευθυντής του Integrative Bee Research (CIBER) στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, Riverside, του οποίου το εργαστήριο συνέβαλε στην εργασία. “Αυτό που βρήκαμε είναι ότι υπάρχει ένας ολόκληρος μηχανισμός πίσω από αυτή τη διαδικασία. Είναι πολύ πιο εξελιγμένο από όσο φανταζόμασταν.”
Οι βασίλισσες χρειάζονται περισσότερα από βασιλικό πολτό
Οι βασίλισσες και οι εργάτριες ξεκινούν τη ζωή τους με τον ίδιο τρόπο, εκκολάπτοντας σχεδόν από το ίδιο αυγό. Παρά το παρόμοιο ξεκίνημα, οι βασίλισσες μεγαλώνουν, αναπτύσσονται πιο γρήγορα και μπορούν να ζήσουν πολύ περισσότερο από τις εργάτριες. Χρησιμεύουν επίσης ως το μοναδικό θηλυκό ωοτοκίας της αποικίας, παράγοντας την επόμενη γενιά μελισσών.
Για δεκαετίες, οι ερευνητές εξέτασαν τον βασιλικό πολτό, μια πλούσια σε θρεπτικά συστατικά ουσία που τροφοδοτείται σε νεαρές προνύμφες από εργάτριες μέλισσες, ως τον κύριο οδηγό αυτής της δραματικής μεταμόρφωσης.
Νέα έρευνα δείχνει ότι η διατροφή από μόνη της δεν μπορεί να εξηγήσει τι συμβαίνει.
Χρησιμοποιώντας έναν συνδυασμό θερμικής απεικόνισης, παρακολούθησης της συμπεριφοράς, τεχνικών φυσικής και χημικής ανάλυσης, οι επιστήμονες εξέτασαν τα περιβάλλοντα στα οποία αναπτύσσονται οι βασίλισσες. Βρήκαν σημαντικές διαφορές μεταξύ του βασίλισσας και του γνωστού εξαγωνικού θαλάμου που χρησιμοποιείται για τη διατήρηση των εργάτριων μελισσών.
Ιδιαίτερος ρόλος των βασιλικών κελιών
Τα βασίλισσα έχουν ένα χαρακτηριστικό σχήμα σαν φιστίκι και είναι κατασκευασμένα από κερί που είναι φυσικά και χημικά διαφορετικό από το κανονικό κερί κυψέλης. Το υλικό είναι λιγότερο πυκνό, πιο εύκαμπτο και καλύτερο στο να διατηρεί τη θερμότητα και την υγρασία, δημιουργώντας ευνοϊκές συνθήκες για την ανάπτυξη των βασίλισσων.
Οι ερευνητές βρήκαν επίσης διαφορές στα κηρώδη λιπαρά οξέα και στα χημικά σήματα, γεγονός που υποδηλώνει ότι τα βασίλισσα παρέχουν ένα μοναδικό αναπτυξιακό περιβάλλον.
Για να προσδιορίσει εάν αυτοί οι θάλαμοι επηρεάζουν πραγματικά την ανάπτυξη, η ομάδα μεγάλωσε προνύμφες βασίλισσας σε κύτταρα κατασκευασμένα από κερί βασίλισσας ή τυπικό κερί εργασίας. Ακόμη και όταν και οι δύο ομάδες έλαβαν την ίδια δίαιτα, οι προνύμφες που εκτρέφονταν με κερί εργασίας ήταν πιο πιθανό να πεθάνουν και τελικά να εξελιχθούν σε μικρότερες βασίλισσες.
Τα αποτελέσματα υποδηλώνουν ότι το περιβάλλον είναι εξίσου σημαντικό με τη διατροφή στη διαμόρφωση της μελλοντικής βασίλισσας.
Γνωρίστε τους Queen Cell Builders
Η μελέτη αποκάλυψε επίσης τις εργάτριες μέλισσες που είναι υπεύθυνες για την κατασκευή και τη συντήρηση αυτών των βασιλικών φυτωρίων.
Γνωστές ως βασίλισσες, αυτές οι μέλισσες είναι συνήθως νεότερες από τις άλλες εργάτριες στην κυψέλη. Ενώ φροντίζουν τις αναπτυσσόμενες βασίλισσες, διατηρούν υψηλότερη θερμοκρασία σώματος και υφίστανται φυσιολογικές αλλαγές που φαίνεται να σχετίζονται με τους εξειδικευμένους ρόλους τους.
Η πρόσθετη ζεστασιά μπορεί να εξηγήσει γιατί οι βασίλισσες αναπτύσσονται τόσο γρήγορα. Μια βασίλισσα ωριμάζει σε περίπου 16 ημέρες, ενώ οι εργάτριες χρειάζονται περίπου 21 ημέρες. Η ταχεία ανάπτυξη μπορεί να είναι σημαντική όταν μια αποικία χρειάζεται επειγόντως μια νέα βασίλισσα.
Αντί να επαναχρησιμοποιήσουν απλώς το υπάρχον κερί, οι κατασκευαστές βασίλισσας συνέλεγαν ενεργά, τροποποίησαν και εμπλουτίζουν το υλικό που χρησιμοποιήθηκε στο βασιλικό θάλαμο. Το σώμα τους ενεργοποιεί διάφορες βιολογικές οδούς που σχετίζονται με την παραγωγή κεριού, αλλάζοντας ουσιαστικά τον τρόπο λειτουργίας τους κατά την εκτέλεση αυτής της εργασίας.
Για να δουν πώς συλλέχθηκαν αυτά τα υλικά, οι ερευνητές πρόσθεσαν ίχνη γραφίτη στη συνηθισμένη κηρήθρα. Με την πάροδο του χρόνου, το σκούρο κερί εμφανίζεται μέσα στο κελί της βασίλισσας, υποδεικνύοντας ότι οι εργάτες συλλέγουν επιλεκτικά και μετασχηματίζουν υλικά από αλλού στην κυψέλη για χρήση στην ανάπτυξη της βασίλισσας.
Μια βασιλική αυλή μέσα στην κυψέλη
Σύμφωνα με τον Baer, η διαδικασία μοιάζει με κάτι πολύ πιο οργανωμένο από ένα τυπικό φυτώριο εντόμων.
Τα στοιχεία δείχνουν μια εξαιρετικά συντονισμένη προσπάθεια για την παραγωγή του επόμενου κυβερνήτη της αποικίας.
«Μπορείτε να το σκεφτείτε σαν κάτι σαν τα Ανάκτορα του Μπάκιγχαμ», είπε. «Υπάρχει μια αφοσιωμένη ομάδα μελισσών που είναι απόλυτα επικεντρωμένη στην ανατροφή της βασίλισσας και αν δεν το καταλάβουν σωστά, η αποικία δεν μπορεί να αναπαραχθεί».
Οι ερευνητές παρατήρησαν το ίδιο μοτίβο τόσο στα ασιατικά όσο και στα ευρωπαϊκά είδη μελισσών, υποδηλώνοντας ότι αυτή η στρατηγική εξελίχθηκε εδώ και πολύ καιρό και μπορεί να είναι ευρέως διαδεδομένη μεταξύ των μελισσών.
Το έργο συγκέντρωσε ειδικούς στη συμπεριφορά, τη φυσιολογία, τη χημεία, την επιστήμη των υλικών και τη γονιδιωματική. Διευθύνθηκαν από τους πρώην μεταδιδακτορικούς ερευνητές του UCR, Yu Fung και Yahya Al Nagar.
«Στη συνεργατική του φύση, αυτό το έργο αντικατοπτρίζει την ευρεία φιλοσοφία του CIBER που συνδυάζει διαφορετικούς κλάδους για την αντιμετώπιση σύνθετων βιολογικών ζητημάτων», είπε ο Baer.
Ανακάλυψη είναι αυτό που σημαίνει Beyond Bees
Τα ευρήματα μπορεί να έχουν επιπτώσεις που εκτείνονται πέρα από τις μέλισσες. Προτείνουν ότι η ανάπτυξη μπορεί να διαμορφωθεί όχι μόνο από τη γενετική και τη διατροφή, αλλά και από τις εμπειρίες του οργανισμού από το φυσικό και κοινωνικό περιβάλλον.
Με τα χρόνια, οι βασίλισσες έχει αποδειχθεί ότι παρέχουν ένα από τα πιο απλά παραδείγματα εξελικτικής βιολογίας: η εξειδικευμένη τροφή παράγει ένα εξειδικευμένο έντομο. Αυτή η έρευνα παρουσιάζει μια πολύ πιο πλούσια εικόνα. Οι βασίλισσες δεν προκύπτουν μόνο από τον βασιλικό πολτό. Αντίθετα, μια ολόκληρη αποικία συνεργάζεται για να δημιουργήσει τις απαραίτητες συνθήκες για την επιτυχία της.
«Αυτό το έργο υπογραμμίζει πόση πολυπλοκότητα υπάρχει στις κοινωνίες των εντόμων», είπε ο Bayer. “Οι αποικίες μελιού δεν είναι απλώς συλλογές ατόμων. Λειτουργούν ως ολοκληρωμένα βιολογικά συστήματα ικανά να δημιουργήσουν το δικό τους περιβάλλον.”