Brood signals dominate social regulation of reproduction and immunity in honey bees

एक मधुमक्खी के उपनिवेश की हलचल भरी, व्यवस्थित दुनिया में, जीवन श्रम के एक सख्त विभाजन द्वारा परिभाषित होता है। एक मधुमक्खी, रानी, अंडे देने के लिए समर्पित है, जबकि उसकी हजारों बहनें, श्रमिक, उपनिवेश के अस्तित्व के लिए आवश्यक प्रत्येक अन्य कार्य करती हैं, जैसे कि बच्चों को खिलाना या भोजन के लिए तलाश करना। दशकों तक, वैज्ञानिकों का मानना था कि रानी के पास अपने श्रमिकों को प्रजनन करने से रोकने की प्राथमिक शक्ति होती है। ऐसा माना जाता था कि वह एक रासायनिक संकेत उत्सर्जित करती थी, एक गंध जो छत्ते के माध्यम से यात्रा करती थी, जो श्रमिकों को स्थिर रहने और पूरी तरह से अपने कर्तव्यों पर ध्यान केंद्रित करने के लिए कहती थी। इस रासायनिक संचार को घोंसले की हर मधुमक्खी की जीव विज्ञान को आकार देने वाली प्रमुख शक्ति के रूप में देखा जाता था। हालांकि, मधुमक्खियों का एक अन्य समूह, विकसित होते हुए लार्वा, भी संकेत भेजते हैं। ये युवा मधुमक्खियां अपने स्वयं के रासायनिक संकेत उत्पन्न करती हैं, जिन्हें ज्ञात था कि वे श्रमिकों को प्रभावित करते हैं, लेकिन उनकी भूमिका को अक्सर रानी के आदेश की तुलना में माध्यमिक माना जाता था। वह प्रश्न जो अनुत्तरित रह गया था यह था कि सूचना के ये दो स्रोत—रानी और बच्चे—श्रमिकों की शारीरिक स्थिति को आकार देने के लिए कैसे परस्पर क्रिया करते हैं, जो न केवल यह प्रभावित करता है कि वे अंडे देते हैं या नहीं, बल्कि यह भी कि उनके शरीर कैसे कार्य करते हैं, वे कौन से रसायन उत्पन्न करते हैं, और वे बीमारी के विरुद्ध खुद को कैसे सुरक्षित रखते हैं।

शोधकर्ताओं की एक टीम ने एक नियंत्रित वातावरण बनाकर इन ओवरलैपिंग संकेतों को सुलझाने का प्रयास किया जहाँ वे एक समय में एक संकेत को हटा सकें। उन्होंने मधुमक्खियों के छोटे समूह, जिन्हें न्यूक्लियस कॉलोनी कहा जाता है, स्थापित किए और उन्हें चार अलग-अलग परिदृश्यों में व्यवस्थित किया। कुछ कॉलोनियों में रानी और ब्रूड (बच्चे) थे, जो एक सामान्य छत्ते की नकल करते थे। अन्य में रानी थी लेकिन कोई ब्रूड नहीं था। एक तीसरा समूह ब्रूड वाला था लेकिन बिना रानी के, और अंतिम समूह में न तो रानी थी और न ही कोई विकसित हो रहे युवा। इन विभिन्न संयोजनों का अवलोकन करके, वैज्ञानिक देख सके कि जब श्रमिकों को रानी की उपस्थिति, ब्रूड की उपस्थिति, या दोनों से वंचित किया गया, तो वास्तव में क्या हुआ। उन्होंने मधुमक्खियों के अंडाशय (ओवरी) की जांच की कि क्या उन्होंने अंडे विकसित करना शुरू कर दिया था, उन्होंने मधुमक्खियों द्वारा उत्पादित गंधों का विश्लेषण किया, उनके शरीर में सक्रिय प्रोटीन और जीन को मापा, और वायरस की उपस्थिति की जांच की।

परिणामों ने खुलासा किया कि विकसित होता ब्रूड वास्तव में श्रमिक शरीर क्रिया विज्ञान (फिजियोलॉजी) का अधिक शक्तिशाली नियामक है, जो रानी की तुलना में अधिक मजबूत प्रभाव डालता है। जब शोधकर्ताओं ने ब्रूड को हटाया, तो श्रमिकों के अंडाशय रानी को हटाने की तुलना में काफी अधिक सक्रिय होने लगे। वास्तव में, ब्रूड की अनुपस्थिति का प्रभाव इतना प्रबल था कि इसने श्रमिकों को प्रजनन अवस्था की ओर धकेल दिया, भले ही रानी मौजूद थी। वैज्ञानिकों ने पाया कि युवा मधुमक्खियों की इस कमी ने श्रमिकों के शरीर में परिवर्तनों की एक श्रृंखला शुरू कर दी। जिन श्रमिकों के अंडाशय सक्रिय हो गए थे, वे एक रासायनिक प्रोफाइल बनाने लगे जो रानी के समान था, विशेष रूप से दो प्रमुख सुगंध यौगिकों के स्तर को बढ़ाकर। यह सुझाव देता है कि एक बार जब एक श्रमिक प्रजनन शुरू करती है, तो वह रानी की नकल करने वाले संकेत उत्सर्जित करने लगती है, जो संभावित रूप से शेष उपनिवेश को प्रभावित कर सकती है।

प्रजनन से परे, ब्रूड की अनुपस्थिति ने श्रमिकों के आणविक जीव विज्ञान में एक गहरा बदलाव पैदा किया। शोधकर्ताओं ने हजारों प्रोटीन और जीन को देखा कि कैसे मधुमक्खियों की आंतरिक मशीनरी बदलती है। उन्होंने पाया कि ब्रूड की कमी ने बड़ी संख्या में जीन की अभिव्यक्ति को बदल दिया, विशेष रूप से प्रतिरक्षा और रक्षा से जुड़े जीन। आश्चर्यजनक रूप से, जब शोधकर्ताओं ने ब्रूड रहित कॉलोनी से रानी को हटाया, तो इनमें से कुछ भारी बदलाव आंशिक रूप से उलट गए। श्रमिक पूरी तरह से सामान्य अवस्था में नहीं लौटे, लेकिन उनकी शारीरिक स्थिति एक अधिक विशिष्ट पैटर्न की ओर वापस झुक गई। यह सुझाव देता है कि रानी की उपस्थिति, युवाओं की अनुपस्थिति के कारण होने वाली तीव्र शारीरिक प्रतिक्रिया को नियंत्रित कर सकती है, शायद इसलिए क्योंकि रानी रहित, ब्रूड रहित समूह में अंडाशय सक्रिय करने वाले श्रमिकों ने अपने स्वयं के रानी-समान संकेत उत्पन्न करना शुरू कर दिया था, जिससे व्यवस्था की एक आंशिक भावना पैदा हुई।

एक अत्यंत आश्चर्यजनक खोज मधुमक्खियों के स्वास्थ्य से संबंधित थी। शोधकर्ताओं ने उपनिवेशों का कई सामान्य वायरसों के लिए परीक्षण किया जो मधुमक्खियों को प्रभावित करते हैं। उन्होंने पाया कि बिना ब्रूड वाली कॉलोनियों में अन्य समूहों की तुलना में इन वायरसों का स्तर काफी कम था। कुछ मामलों में, वायरल लोड दस गुना से भी अधिक गिर गया। यह अप्रत्याशित था क्योंकि शोधकर्ता शुरू में सोचते थे कि कमजोर प्रतिरक्षा प्रणाली से संक्रमण दर बढ़ सकती है। इसके विपरीत, डेटा ने दिखाया कि ब्रूड की अनुपस्थिति से प्रेरित शारीरिक परिवर्तन, जिसमें प्रतिरक्षा संबंधी प्रोटीन का उदय शामिल है, श्रमिकों को संक्रमण के प्रति अधिक प्रतिरोधी बना देता है। यह प्रतिरोध उन्हीं जैविक मार्गों से जुड़ा था जो प्रजनन और रॉयल जेली (लार्वा को खिलाया जाने वाला भोजन) के उत्पादन को नियंत्रित करते हैं।

अध्ययन ने विशिष्ट रासायनिक संकेतों की भूमिका को भी स्पष्ट किया। जबकि रानी उपनिवेश को नियंत्रित करने के लिए सुगंधों का एक जटिल मिश्रण बनाती है, शोधकर्ताओं ने पाया कि श्रमिकों की प्रजनन अवस्था पूर्ण रानी सुगंधों के बजाय दो विशिष्ट यौगिकों से सबसे निकटता से जुड़ी थी। उन्होंने यह भी खोजा कि एक रसायन जिसे पहले श्रमिक प्रजनन का प्रमुख संकेतक माना जाता था, इस अध्ययन में अंडाशय के विकास के साथ सहसंबंध नहीं रखता था, जो यह सुझाव देता है कि इसकी भूमिका रानी के अपने स्वास्थ्य और प्रजनन क्षमता की स्थिति के प्रति अधिक विशिष्ट है न कि श्रमिकों के प्रजनन विकल्पों के प्रति।

ये निष्कर्ष मधुमक्खी के उपनिवेश के कार्य करने के तरीके की समझ को नया रूप देते हैं। ब्रूड केवल देखभाल प्राप्त करने वाला निष्क्रिय प्राप्तकर्ता नहीं है, बल्कि पूरे उपनिवेश के शरीर क्रिया विज्ञान का एक सक्रिय, केंद्रीय नियामक है। युवा मधुमक्खियों की उपस्थिति श्रमिकों को गैर-प्रजनन की स्थिति में रखती है और एक विशिष्ट आणविक संतुलन बनाए रखती है। जब इस उपस्थिति को हटा दिया जाता है, तो श्रमिक एक नाटकीय परिवर्तन से गुजरते हैं, अपने रासायनिक संकेतन और प्रतिरक्षा रक्षा में रानी की तरह बन जाते हैं। यह शोध सामाजिक वातावरण और व्यक्तिगत जैविक स्वास्थ्य के बीच एक गहरे संबंध को उजागर करता है, जो दिखाता है कि युवाओं की साधारण अनुपस्थिति भी वयस्क मधुमक्खियों में एक शक्तिशाली, सुरक्षात्मक प्रतिक्रिया को ट्रिगर कर सकती है। यह मधुमक्खी के स्वास्थ्य के प्रबंधन के लिए एक नया मार्ग भी प्रदान करता है, जो सुझाव देता है कि ब्रूड के बिना नियंत्रित अवधि उपनिवेशों को वायरल संक्रमणों से लड़ने में मदद कर सकती है, एक ऐसी रणनीति जो परजीवियों को नियंत्रित करने के मौजूदा तरीकों के पूरक के रूप में काम कर सकती है। अध्ययन पुष्टि करता है कि छत्ते की सामाजिक दुनिया रासायनिक और जैविक फीडबैक का एक जटिल जाल है, जहाँ युवाओं की ज़रूरतें और रानी की उपस्थिति मिलकर काम करती हैं, और कभी-कभी एक दूसरे के विपरीत होकर, हर मधुमक्खी के जीवन को आकार देती हैं।