Кто станет королевой улья? Ученые пересмотрели старую теорию

На протяжении многих поколений ученые считали, что пчелиная матка формируется почти исключительно под влиянием рациона: стоит только накормить обычную личинку достаточным количеством маточного молочка, и из нее вырастет королева улья. Однако новые исследования показывают, что формирование матки происходит в результате более сложного процесса.

Будущих маток выращивают в специальных маточниках с особым микроклиматом. Молодые рабочие пчелы поддерживают в них повышенную температуру и ухаживают за личинками, влияя на то, какая из них станет королевой улья.

Опубликованное в журнале Nature исследование показало, что восковые камеры, в которых развиваются будущие королевы, называемые маточниками или «королевскими колыбелями», являются не просто защитными убежищами, а тщательно спроектированной средой, необходимой для производства здоровых маток.

Исследователи обнаружили ранее неизвестный класс молодых рабочих пчел, которых называют «строителями маточников». Они, по-видимому, идеально приспособлены для выполнения этой задачи.

Как устроены королевские питомники

Матки и рабочие пчелы начинают жизнь одинаково: из почти идентичных яиц. Однако матки вырастают крупнее, созревают быстрее и живут значительно дольше рабочих пчел. Кроме того, они единственные в улье откладывают яйца и отвечают за производство следующего поколения пчел.

Ученые долгое время считали, что маточное молочко — богатое питательными веществами вещество, которым рабочие пчелы кормят личинок, — является основной движущей силой этого процесса. Новое исследование показывает, что питание — это лишь часть истории.

С помощью тепловизора, поведенческого трекинга, материаловедения и химических тестов исследователи обнаружили, что маточники сильно отличаются от привычных шестиугольных ячеек, в которых выращивают рабочих пчел.

Маточники в форме арахиса состоят из воска с особыми физическими и химическими свойствами, благодаря которым они менее плотные, более податливые и лучше сохраняют тепло и влагу, необходимые для развития личинок. Воск также отличается по содержанию жирных кислот и химических сигналов, создавая, по словам исследователей, особую среду для развития.

Чтобы проверить, влияет ли на развитие личинок сам инкубатор, исследователи выращивали развивающихся маток в ячейках, сделанных либо из маточного, либо из обычного рабочего воска. Личинки, выращенные из рабочего воска, чаще погибали и вырастали в маток меньшего размера, даже при одинаковом рационе. Это говорит о том, что окружающая среда играет решающую роль в развитии.

Скрытая рабочая сила, стоящая за матками

Исследование также показало, кто стоит за этим процессом. Пчелы, строящие маточники, как правило, моложе других рабочих пчел в улье, и во время ухода за будущими матками у них повышена температура тела и изменена физиология. Дополнительное тепло, по-видимому, ускоряет развитие: пчелиная матка созревает примерно за 16 дней, в то время как рабочие пчелы — примерно за 21 день. Это преимущество, когда колонии срочно нужна новая правительница.

Вместо того чтобы просто перерабатывать воск, пчелы активно собирают, модифицируют и обогащают материалы для маточников. Они также запускают различные биологические процессы, связанные с производством воска, по сути меняя функции своего организма, чтобы подготовить будущих маток.

Этот процесс больше похож на королевский двор, чем на простой питомник для насекомых. Очевидно, что пчелы прилагают все усилия для того, чтобы вырастить следующего правителя колонии.

Что эти открытия значат для биологии

Исследователи обнаружили одинаковую закономерность как у азиатских, так и у европейских медоносных пчел, что позволяет предположить, что эта стратегия глубоко укоренилась в процессе эволюции пчел.

В этой работе приняли участие исследователи из самых разных областей — от психологии и физиологии до материаловедения, химии и геномики.

На протяжении десятилетий считалось, что пчелиная матка — это один из самых простых примеров в биологии: особая пища порождает особое насекомое. Новые данные свидетельствуют о том, что матка появляется не только благодаря питанию, но и благодаря тому, что все сообщество работает сообща, чтобы сформировать ее будущее.

Как насекомые развивают скорость 22 км/ч и не перегреваются, читайте в новости.