Kolektivno ponašanje je prisutno u mnogim različitim grupama životinja: jata riba koje zajedno plivaju u vrtložnom obrascu, velika jata ptica koje migriraju kroz noć, grupe pčela koje koordiniraju svoje ponašanje kako bi odbranile svoju košnicu.
Ova ponašanja se obično vide kod društvenih insekata gde čak hiljade pojedinaca rade zajedno, često sa različitim ulogama. Kod medonosnih pčela, uloga koju pčela igra u društvu menja se kako stare. Mlađe pčele obavljaju dužnosti unutar košnice, kao što su nege i izgradnja voska, dok starije pčele prelaze na uloge van košnice, bilo da traže hranu (hrambe) ili brane društvo (vojnici).
Šta određuje da li starije pčele postaju sakupljači hrane ili vojnici nije poznato, ali nova studija objavljena u Nature Ecologi and Evolution istražuje genetske mehanizme koji su u osnovi kolektivnog ponašanja odbrane kolonije i kako se ovi mehanizmi odnose na ukupnu agresiju kolonije.
„Pčele nemaju podelu rada zasnovanu na veličini, kao što možete videti kod termita ili mrava“, rekao je Ian Tranijelo, bivši diplomirani student na Univerzitetu Ilinois Urbana-Šampejn, sada naučni saradnik na Univerzitetu Prinston i prvi autor na studiju.
„Ako bilo koga zamolite sa ulice da pogodi koji je mrav vojnik ili stočar, verovatno će pogoditi tačno 100% vremena, jer su vojnici ogromni. Pčele medonosne umesto toga imaju podelu rada po godinama, gde starije pčele imaju tendenciju da budu sakupljači hrane ili vojnici, a obe su opasne i potencijalno smrtonosne uloge.“
Studija asocijacije na nivou genoma koja je prethodno sprovedena na podvrsti medonosne pčele u Portoriku koja je evoluirala u manje agresivnu poslednjih godina, otkrila je snažne veze između varijacija u sekvenci nekih gena i nivoa ukupne agresije kolonije. Istraživači su ove nazvali „geni kolonijalne agresije“.
U trenutnoj studiji, istraživači su upoređivali ekspresiju i regulaciju gena u mozgu vojnika i sakupljača hrane, iu kolonijama koje su se razlikovale po agresivnosti. Istraživači su merili agresivnost kolonije tako što su brojali broj uboda na krpama od antilop postavljene izvan košnica nakon uznemiravanja.
Oni su identifikovali vojnike kao pčele koje su napale zakrpe, a sakupljače hrane kao pčele koje su se vratile u košnicu sa polenom. Istraživači su zatim koristili jednoćelijsku transkriptomiku i analizu genske regulatorne mreže kako bi uporedili mozak pčela sakupljača i pčelarica, iz kolonija niske i visoke agresije.
Istraživači su otkrili da, iako je postojalo hiljade gena u mozgu koji su se razlikovali u ekspresiji između vojnika i sakupljača hrane, nijedan od njih nije bio deo liste gena kolonijalne agresije. Međutim, kada su kreirali modele regulatornih mreža gena mozga, koje kontrolišu kada i gde se specifični geni eksprimiraju, istraživači su otkrili da se struktura ovih mreža razlikuje između vojnika i sakupljača hrane – a razlike su bile veće kada su vojnici i sakupljači hrane došli iz agresivnija kolonija.
„Ono što mislimo da se dešava je da regulacija gena povezanih sa kolektivnim ponašanjem utiče na mehanizme koji su u osnovi podele rada“, objasnio je Tranijelo. „Dakle, kolonije mogu postati manje ili više agresivne utičući na nivo agresije pojedinaca unutar te kolonije. U suštini, hrabar može biti manje ili više verovatno da će preći u stanje poput vojnika ako okruženje to zahteva.“
Nalazi naglašavaju važnost regulacije gena za naše razumevanje odnosa između gena i ponašanja.
„Iako je nekoliko studija otkrilo potencijalne nasledne razlike između vojnika i sakupljača hrane, ova studija pokazuje da starije pčele mogu imati potencijal da preuzmu bilo koju ulogu“, rekao je Džin Robinson (GNDP), direktor IGB-a i autor rada. „U kolonijama koje su agresivnije, verovatno zbog povećane opasnosti u životnoj sredini, starije pčele mogu biti samo sklonije da postanu vojnici da pomognu u odbrani kolonije.
Planovi za buduće pravce uključuju razvoj funkcionalnih testova kako bi se istražila uloga genskih mreža identifikovanih u studiji, i da bi se prostorno identifikovalo gde se one izražavaju u mozgu. Tranijelo kaže da se raduje istraživanju ovih novih pitanja.
„Imamo izvanredne tehnologije za ispitivanje gena i ponašanja na neviđenoj skali, kako sa jednoćelijskom tako i sa, sada, prostornom transkriptomikom“, rekao je Tranijelo.
„Ovo nam daje nova sredstva za razumevanje starih pitanja, kao što je odnos od pojedinca do kolektiva, ili odnos između genotipa i fenotipa. Uzbudljivo je biti u mogućnosti da uzmemo ove alate i primenimo ih u naturalističkim kontekstima, i nadam se da će ovaj rad inspirisati druge da uradi isto“.
