Социальная изоляция превращает шмелей в "социальных бабочек"

Новое исследование показывает, что социальная изоляция меняет поведение и развитие мозга шмелей, но не так, как ожидали учёные.

Исследование, опубликованное 17 мая в Current Biology, изучало, как на шмелей, выживание которых сильно зависит от социальных инстинктов, влияет изоляция в ключевой период развития.

Команда под руководством Сары Кочер разделила шмелей на три группы: изолированных, живущих в исходной колонии и живущих в небольшой группе. Учёные ожидали, что изолированные особи станут более агрессивными, как это показано у других организмов.

Ключевой неожиданный результат: изолированные шмели, наоборот, проявили увеличение аффилиативного ("дружелюбного") поведения при встрече с сородичем. Их социальная активность возросла.

• Развитие мозга: Сравнение мозга особей из группы и из колонии показало удивительное сходство. Для нормального социального развития достаточно взаимодействия всего с несколькими другими шмелями.
• Мозг изолированных шмелей развивался хаотично ("контролируемый хаос") — с большим разбросом в размерах областей мозга и экспрессии генов.
• Гены: Учёные выявили шесть генов, работа которых отличалась у изолированных шмелей. Некоторые из этих генов связаны с молекулярными механизмами, общими для насекомых и позвоночных, включая человека.

Гипотеза: Повышенная общительность изолированных шмелей может быть связана с тем, что они не научились не реагировать на других. В переполненном улье важно продолжать свои дела, даже если рядом другой шмель. Изолированные особи остаются гиперреактивными к социальным партнёрам.

Методология: "Bee Hotel" и ПО для отслеживания движений

Для эксперимента более 300 шмелей разместили в индивидуальных боксах ("Bee Hotel"), исключающих контакт через зрение, звук, запах или вибрацию. После 9 дней изоляции или группового содержания учёные анализировали поведение, экспрессию генов и размер областей мозга.

Революционную роль сыграло ПО для отслеживания поз — SLEAP (Social LEAP Estimates Animal Poses). Оно с помощью ИИ отмечало части тела шмелей на видео, а ПО Motion Mapper анализировало динамику движений. Это позволило количественно и без человеческой предвзятости оценить поведение.

Пример поведения и новые вопросы

Яркий пример аффилиативного поведения — антеннирование (трение усиками о голову и тело другого шмеля для обмена химическими сигналами). Изолированные шмели делали это чаще и более хаотично (например, пытаясь "поздороваться" не с головой, а с коленом сородича), что неэффективно для социального общения.

Исследование поднимает новые вопросы:

• Распространён ли этот эффект среди других социальных насекомых?
• Обратимы ли изменения?
• Когда именно в течение 9 дней они происходят?

Перспективой является изучение социального поведения внутри естественного улья с его сложной 3D-структурой, что может дать более полную картину развития социальности у шмелей.