I Panama, ved Smithsonian Tropical Research Institutes nye nevrobiologiske laboratorium, studerer forskere hvordan hjernen til den tropiske svettebien Megalopta genalis forholder seg til oppførselen til artenes sosiale dronninger og ensomme dronninger. Studien hjelper forskere med å gjøre store fremskritt med å forstå insektenes sosiale atferd.
Relatert innhold
- Det hemmelige livet til bier
Etter å ha observert biene under daglige aktiviteter (å samle mat og legge egg), fant forskere et interessant mønster i hjerneområdet som er ansvarlig for læring og hukommelse. I sosiale bi-dronninger, som er ansvarlige for å koordinere et sosialt nettverk av bi-arbeidere, er en større del av hjernen deres dedikert til læring og hukommelse enn i ensomme dronninger, som må utføre mye av arbeidet selv.
Vi snakket med Adam Smith, en post-doktorgradsstipendiat på studien, for å lære mer om arten og hva som får dem til å tikke.
Det har vært andre studier som har sett på hjernestørrelse blant sosiale og ikke-sosiale dyr. Hvorfor bestemte du deg for å fokusere på bier, i stedet for en annen sosial art?
Av de fire hovedgruppene av sosiale insekter - termitter, bier, veps og maur - er bier de eneste med arter som kan veksle mellom å være sosiale og ensomme. Alle maur og alle termitter er sosiale. Det er både sosiale og ensomme veps, men, i det minste av artene som er undersøkt til dags dato, kan ingen eneste vepsearter reprodusere solitært og sosialt, slik Megalopta genalis- biene kan.
Dessuten er nevrobiologien og utviklingen av honningbier hjernen veldig studert, og noen få andre arter har blitt studert i mye mindre grad. Sammen antyder disse studiene at miljøpåvirkninger, selv på voksne insekter, påvirker hjerneutviklingen. Dette førte til at vi mistenkte at det sosiale miljøet til Megalopta genalis også kan påvirke hjerneutviklingen.
Hva er forskjellen mellom sosiale bi-dronninger og ensomme dronninger?
Den viktigste likheten mellom de to er at de begge reproduserer - det vil si legg egg. Den største forskjellen er at de sosiale dronningene sjelden forlater reiret, og sjelden fôrer etter pollen og nektar. De legger bare egg. Enlige dronninger, derimot, må utføre alle pliktene til reproduksjon. De må samle maten (pollen og nektar) til avkommet, samt utvikle egg i eggstokkene sine og legge dem i individuelle reirceller sammen med den tilførte maten. Sosiale bie-dronninger overlater mange av disse pliktene til sine arbeidere. Den andre store forskjellen mellom de sosiale og ensomme dronningene er at sosiale dronninger må etablere og opprettholde sosial dominans over døtrene deres, som oppholder seg i reiret som arbeidere.
Fra hjernens utvikling er det viktig å merke seg at selv sosiale reir begynte som ensomme reir: en kvinne bygger et reir og legger egg, så forlater den første generasjonen døtre enten reiret for å gå i gang med sine egne reir, eller så blir de værende i fødene deres som underordnede arbeidere. Selv om sosiale dronninger sjelden fôrer, måtte de på et tidspunkt for å etablere reiret sitt. Dominansforholdet assosiert med sosiale reir er derimot unikt for sosiale dronninger.
Kunne du forklare den sosiale hjernehypotesen, som du utforsket i denne studien?
Den sosiale hjernehypotesen foreslår at kompleksitetene i det sosiale livet - å holde orden på dominanshierarkier, familieforhold, individuell identitet - er så kognitivt krevende at de krever økt intelligens utover det dyr ellers ville trenge resten av livet.
Den grunnleggende prediksjonen for den sosiale hjernehypotesen er at sosiale arter vil være mer intelligente enn ensomme, alt annet. Imidlertid er det noen få praktiske problemer med dette. Det ene er at "intelligens" ikke er et spesifikt trekk som kan måles, så hjernestørrelse, eller størrelsen på spesifikke regioner i hjernen (for eksempel cortex hos pattedyr), måles vanligvis i stedet. Et annet problem er at "alle andre ting" sjelden er like mellom arter. Selv nært beslektede arter er forskjellige i en rekke andre egenskaper. Til slutt er det vanskelig å tallfeste "sosialitet." Noen arter kan for eksempel leve i store grupper, men med lite sammensatt interaksjon mellom individer. Andre arter lever kanskje i små grupper, men med langvarige, subtile forhold mellom individer. Hvilke av disse vil være mer kognitivt krevende? Vanskelighetene i sammenligningen mellom arter er det som motiverte oss til å bruke Megalopta genalis, fordi individene i arten er veldig like.
Du fant ut at hjerneområdet som er ansvarlig for læring og hukommelse, er større i sosiale bi-dronninger. Betyr det at hjernen i seg selv er større, eller at den fungerer annerledes?
Hjerneregionen var ikke større absolutt, og hjernen var heller ikke større. Det som var større, var forholdet mellom en del av dette hjerneområdet (sopplegemens nevropil) til en annen (Kenyon-cellene). I tidligere studier av biehjerneutvikling skyldes høyere verdier av dette forholdet fra økte kognitive utfordringer, for eksempel å lære nye landemerkeplasser rundt reiret. Dermed antyder dataene våre at det, som forutsagt av den sosiale hjernehypotesen, å etablere og opprettholde dominans over en sosial underordnet er mer kognitivt krevende enn enslig liv.
Den siste delen av spørsmålet ditt treffer virkelig kjernen i saken: Vi vet ikke hva disse forskjellene betyr i forhold til hvordan hjernen fungerer - verken for de tidligere studiene, som fokuserte på mer tradisjonelle læringsutfordringer eller våre egne, som fokusert på sosiale forskjeller. Fremtidige studier som ser på arten av nevrale forbindelser, snarere enn bare forskjellene i hjerneutvikling, er nødvendige for å finne ut hvordan utviklingsforskjellene fører til funksjonsforskjeller.
Hvordan er denne informasjonen nyttig? Hvordan kan det fremme fremtidig bi-forskning?
Når det gjelder fremtidig bi-undersøkelse, håper jeg at den motiverer til mer komparative studier. For eksempel er mange bier i samme familie som Megalopta felles, noe som betyr at de bor sammen, men ikke har dominanshierarkier. Viser de lignende mønstre for hjerneutvikling? Og selv blant de rent ensomme binartene, er det de som fôrer på bare en type blomster, og andre som samler et bredt utvalg av pollen. Viser sistnevnte mer fleksible mønstre for hjerneutvikling, mens de førstnevnte er mer "hard kablet" å fôre?
Denne studien skal være nyttig for forskere som er interessert i hjerneutvikling fordi den viser at du ikke trenger å bare bruke primater, med alle de logistiske, etiske og vitenskapelige vanskeligheter de medfører, for å studere utviklingen av sosial intelligens. Sosiale insekter som gruppe tillater et bredere spekter av sammenligninger enn virveldyr.
