I Panama, ved Smithsonian Tropical Research Institute's nye neurobiologiske laboratorium, undersøger forskere, hvordan hjernen i den tropiske svedebe Megalopta genalis forholder sig til opførslen af artens sociale dronninger og ensomme dronninger. Undersøgelsen hjælper forskere med at gøre store fremskridt med at forstå insektenes sociale opførsel.
Relateret indhold
- Det hemmelige liv for bier
Efter at have observeret bierne under daglige aktiviteter (indsamling af mad og æglægning) fandt forskere et interessant mønster i hjerneområdet, der er ansvarlig for læring og hukommelse. I sociale bi-dronninger, der er ansvarlige for at koordinere et socialt netværk af bi-arbejdere, er en større del af deres hjerne dedikeret til læring og hukommelse end i ensomme dronninger, der skal udføre meget af arbejdet selv.
Vi talte med Adam Smith, en postdoktorisk stipendiat på studiet, for at lære mere om arten og hvad der får dem til at krydse.
Der har været andre undersøgelser, der har set på hjernestørrelse blandt sociale og ikke-sociale dyr. Hvorfor besluttede du at fokusere på bier i stedet for en anden social art?
Af de fire hovedgrupper af sociale insekter - termitter, bier, hveps og myrer - er bier de eneste med arter, der kan skifte mellem at være sociale og ensomme. Alle myrer og alle termitter er sociale. Der er både sociale og ensomme hveps, men i det mindste af de arter, der er undersøgt til dato, kan ingen enkelt hvepsart reproducere solitært og socialt, som Megalopta genalis- bierne kan.
Desuden studeres neurobiologien og udviklingen af honningbihjerne meget godt, og et par andre arter er blevet undersøgt i langt mindre grad. Sammen tyder disse studier på, at miljøpåvirkninger, selv på voksne insekter, påvirker hjernens udvikling. Dette fik os til at mistænke, at det sociale miljø af Megalopta genalis også kunne have indflydelse på hjerneudvikling.
Hvad er forskellen mellem sociale bi-dronninger og ensomme dronninger?
Den vigtigste lighed mellem de to er, at de begge formerer sig - dvs. æglægge. Den største forskel er, at de sociale dronninger sjældent forlader deres rede og sjældent foder til pollen og nektar. De lægger kun æg. Enlige dronninger er derimod nødt til at udføre alle reproduktionsopgaver. De skal samle maden (pollen og nektar) til deres afkom, samt udvikle æg i deres æggestokke og lægge dem i individuelle redenceller sammen med den leverede mad. Social bi-dronninger overlader mange af disse opgaver til deres arbejdstagere. Den anden store forskel mellem de sociale og ensomme dronninger er, at sociale dronninger skal etablere og opretholde social dominans over deres døtre, der opholder sig i reden som arbejdere.
Set fra hjerneudviklingen er det vigtigt at bemærke, at selv sociale reder begyndte som ensomme reder: en hunn bygger et rede og lægger æg, så forlader den første generation af døtre enten reden for at gå i gang med deres egne reden, eller de bliver i deres fødte reder som underordnede arbejdere. Selvom sociale dronninger sjældent foder, var de nødt til på et tidspunkt for at etablere deres rede. Dominansforholdet, der er forbundet med sociale reden, er på den anden side unikt for sociale dronninger.
Kunne du forklare den sociale hjernehypotese, som du udforskede i denne undersøgelse?
Den sociale hjernehypotese foreslår, at kompleksiteterne i det sociale liv - at holde styr på dominanshierarkier, familieforhold, individuel identitet - er så kognitivt krævende, at de kræver øget intelligens ud over, hvad dyr ellers ville have brug for resten af deres liv.
Den grundlæggende forudsigelse af den sociale hjernehypotese er, at alt andet, hvad der er ens, vil sociale arter være mere intelligente end ensomme. Der er dog et par praktiske problemer med dette. Den ene er, at "intelligens" ikke er et specifikt træk, der kan måles, så hjernestørrelse eller størrelsen på specifikke regioner i hjernen (såsom cortex hos pattedyr) måles normalt i stedet. Et andet problem er, at "alle andre ting" sjældent er ens mellem arter. Selv tæt beslægtede arter er forskellige i en række andre træk. Til sidst er det vanskeligt at kvantificere "socialitet". For eksempel kan nogle arter leve i store grupper, men med lidt kompliceret interaktion mellem individer. Andre arter lever muligvis i små grupper, men med langvarige, subtile forhold mellem individer. Hvilke af disse ville være mere kognitivt krævende? De vanskeligheder, der ligger i sammenligningen mellem arter, er det, der motiverede os til at bruge Megalopta genalis, fordi individerne inden for arten er meget ens.
Du fandt ud af, at hjerneområdet, der er ansvarlig for læring og hukommelse, er større i sociale bi-dronninger. Betyder det, at selve hjernen er større, eller at den fungerer anderledes?
Hjerneområdet var ikke større i absolutte tal, og hjernerne var heller ikke større. Hvad der var større, var forholdet mellem en del af dette hjerneområde (svampelegemets neuropil) til en anden (Kenyon-cellelegemer). I tidligere undersøgelser af bihjerneudvikling skyldes højere værdier i dette forhold fra øgede kognitive udfordringer, såsom at lære nye vartegn rundt om reden. Vores data antyder således, at det, som forudsagt af den sociale hjernehypotese, at etablere og opretholde dominans over en social underordnet mere kognitivt krævende end ensomt liv.
Den sidste del af dit spørgsmål rammer virkelig kernen i sagen: Vi ved ikke, hvad disse forskelle betyder med hensyn til, hvordan hjernen fungerer - hverken til de tidligere undersøgelser, der fokuserede på mere traditionelle læringsudfordringer eller vores egne, som fokuseret på sociale forskelle. Fremtidige undersøgelser, der ser på arten af de neurale forbindelser, snarere end kun forskellene i hjerneudvikling, er nødvendige for at finde ud af, hvordan udviklingsmæssige forskelle fører til funktionelle forskelle.
Hvordan er disse oplysninger nyttige? Hvordan kan det fremme fremtidig bi-forskning?
Med hensyn til fremtidig bi-forskning håber jeg, at den motiverer til mere komparative studier. For eksempel er mange bier i samme familie som Megalopta fælles, hvilket betyder, at de bor sammen, men ikke har dominanshierarkier. Viser de lignende mønstre for hjerneudvikling? Og selv blandt de rent ensomme arter af bier er der dem, der foder til kun en type blomst, og andre, der samler en lang række pollen. Viser sidstnævnte mere fleksible mønstre for hjerneudvikling, mens førstnævnte er mere "hårde ledninger" til foder?
Denne undersøgelse skal være nyttig for forskere, der er interesseret i hjerneevoluering, fordi den viser, at du ikke behøver bare at bruge primater med alle de logistiske, etiske og videnskabelige vanskeligheder, de medfører, for at studere udviklingen af social intelligens. Sociale insekter som gruppe tillader en bredere vifte af sammenligninger end hvirveldyr.
