Queen brood care behavior is plastic and socially regulated in an annually eusocial insect
Deze studie toont aan dat koninginnen van hommels gedurende de kolonievorming een gedragsplasticiteit in de zorg voor het broed behouden, waarbij zij specifiek laten zien dat zij incubatie- en voedingsgedrag sociaal kunnen reguleren als reactie op het verlies van werksters, waarbij incubatie een grotere flexibiliteit vertoont dan voeding.
Oorspronkelijk artikel gelicentieerd onder CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Dit is een AI-gegenereerde uitleg van een preprint die niet peer-reviewed is. Dit is geen medisch advies. Neem geen gezondheidsbeslissingen op basis van deze inhoud. Lees de volledige disclaimer
In de wereld van de insecten verandert de manier waarop een moeder voor haar jong zorgt vaak naarmate haar gezin groeit. Voor veel soorten is er een duidelijk keerpunt: een moeder begint door alles zelf te doen, maar zodra haar kinderen groot worden en kunnen helpen, zet ze een stap terug om zich te concentreren op het maken van meer baby's. Deze verschuiving is een fundamenteel onderdeel van hoe sociale insectencolonies, zoals die van bijen en mieren, functioneren. Wetenschappers noemen dit "gedragsplasticiteit", wat simpelweg het vermogen is van een dier om zijn acties te veranderen wanneer zijn omgeving verandert. In sociale groepen betekent dit het aanpassen van gedrag op basis van wie er aanwezig is. Hoewel we weten dat insectenmoeders van rol kunnen wisselen wanneer haar helpers voor het eerst arriveren, is het een mysterie gebleven of deze overgang permanent is. Als een koninginbij stopt met het verschonen van luiers en begint met het leggen van eieren, verliest ze dan het vermogen om terug te gaan naar het verzorgen van haar jong als de helpers verdwijnen? Of is haar nieuwe rol zo vastgelegd dat ze niet kan aanpassen als de sociale wereld om haar heen instort?
Een team onderzoekers van de University of California, Riverside, besloot dit uit te zoeken door koninginnen van hommels in een gecontroleerde omgeving te observeren. Ze richtten zich op de gewone oostelijke hommel, een soort die haar leven alleen begint. Een nieuwe koningin bouwt een nest, legt eieren en zorgt voor de eerste partij larven door zichzelf. Ze voert ze en houdt ze warm. Uiteindelijk komen haar eerste dochters uit en worden werksters. Deze werksters nemen het zware werk van het voeden en verwarmen van de broed over, waardoor de koningin zichzelf bijna volledig kan wijden aan het leggen van eieren. De onderzoekers wilden testen of deze transitie een eenrichtingsverkeer was. Ze vro wonderden zich af of een koningin, zelfs in een grote, volwassen kolonie met tientallen werksters, plotseling weer kon onthouden hoe ze voor haar jong moest zorgen als alle werksters werden weggehaald.
Om dit te beantwoorden, zetten de wetenschappers een experiment op met vijftig hommelkolonies. Ze kweekten deze kolonies in het lab totdat ze drie verschillende stadia van groei hadden bereikt: vroeg, midden en laat. De vroege kolonies hadden ongeveer vijf werksters, de middelste hadden er rond de vijftien, en de late hadden er ongeveer vijftig. Op elk stadium deelden ze de kolonies op in twee groepen. In de ene groep lieten ze de werksters alleen. In de andere groep verwijderden ze zorgvuldig elke werkster uit het nest, waardoor de koningin volledig alleen achterbleef met haar broed. Vervolgens filmden ze de koninginnen gedurende twee dagen en volgden ze nauwlettend hoe zij zich gedroegen vóór en na het vertrek van de werksters. De onderzoekers keken naar twee specifieke handelingen: incubatie, oftewel wanneer de koningin op de eieren of larven zit om ze warm te houden, en voeding, waarbij ze voedsel direct in de monden van de jongen braakt.
De resultaten lieten zien dat de koninginnen veel flexibeler waren dan iedereen verwachtte. Wanneer de werksters werden verwijderd, vulden de koninginnen de leemte de volgende dag op. In elke enkele kolonie, ongeacht of deze jong of oud was, vergrootden de koninginnen de tijd die ze besteedden aan het incuberen van het broed. Ze zaten vaker en voor langere perioden op de jonge bijen om ervoor te zorgen dat ze warm bleven. Dit gebeurde zelfs in de oudste kolonies, waar de koninginnen al wekenlang eieren legden en nooit veel zorg hoefden te bieden. De studie vond dat de koninginnen niet alleen daar simpelweg zaten; ze pasten hun gedrag actief aan om te passen bij de nieuwe, eenzame realiteit van hun nesten. Er was echter een limiet aan deze flexibiliteit. Hoewel de koninginnen veel beter werden in het warm houden van het broed, namen ze niet significant toe in hoe vaak ze de larven voedden. Voeden bleef een zeldzame gebeurtenis, die net zo onfrequent plaatsvond als toen de werksters nog aanwezig waren. Dit suggereert dat hoewel het vermogen om het nest warm te houden een vaardigheid is die koninginnen aan en uit kunnen zetten, de handeling van het voeden een andere, meer rigide gedraging is.
De onderzoekers keken ook naar wat er gebeurde met het vermogen van de koningin om eieren te leggen wanneer de werksters verdwenen. In de oudste kolonies legden de koninginnen aanzienlijk minder eieren nadat de werksters waren verwijderd. Dit duidt op een afruil: wanneer de koningin hard moest werken om het broed warm te houden, had ze minder energie of tijd om nieuwe eieren te produceren. Het lijkt erop dat het lichaam van de koningin constant de kosten van het verzorgen van het jong afweegt tegen de kosten van het maken van meer van hen. De studie onthulde ook dat koninginnen niet blindelings voor elk jong zorgen dat ze zien; ze zijn selectief. De koninginnen besteedden de meeste tijd aan het verwarmen van de oudste larven en poppen, terwijl ze bijna uitsluitend de jongste larven voedden. Dit suggereert dat zelfs wanneer de koningin al het werk zelf doet, ze strategische beslissingen neemt over welk jong haar aandacht het meest nodig heeft.
Misschien wel de meest verrassende ontdekking was dat dit vermogen om van rol te wisselen nooit verdwijnt. De onderzoekers keken zelfs naar volledig volwassen kolonies met honderden werksters, waarbij van de koningin wordt verwacht dat ze niets anders dan eieren legt. Zelfs in deze enorme nesten, wanneer de werksters werden verwijderd, werden de koninginnen waargenomen terwijl ze het broed weer incubeerden. Dit bewijst dat de transitie van een verzorger naar een reproductieve specialist geen permanente verlies van vermogen is. De koningin behoudt de capaciteit om voor haar jong te zorgen, zelfs als ze dat zelden gebruikt. Deze flexibiliteit zou een cruciale overlevingsstrategie kunnen zijn. In het wild, als een kolonie haar werksters verliest aan een roofdier of een storm, moet de koningin in staat zijn om in te springen om de resterende broed te redden, anders zal de hele kolonie sterven.
De studie daagt het oude idee uit dat zodra een insectenkoningin zich specialiseert in voortplanting, ze haar moederinstincten verliest. In plaats daarvan laat het zien dat deze instincten altijd aanwezig zijn, wachtend om geactiveerd te worden als de sociale omgeving daarom vraagt. De koninginnen hoefden niet opnieuw te leren hoe ze voor de jongen moesten zorgen; ze hoefden het alleen maar te onthouden. Deze bevinding verandert ons begrip van hoe sociale insecten evolueren. Het suggereert dat het vermogen om zich aan te passen aan veranderende sociale omstandigheden een krachtige eigenschap is die levend wordt gehouden, zelfs terwijl de kolonie groeit en de rol van de koningin gespecialiseerder wordt. De koningin is niet alleen een eierleggende machine; ze is een veerkrachtige moeder die direct van koers kan veranderen om te zorgen dat haar familie overleeft, ongeacht hoeveel helpers ze heeft of hoe oud de kolonie wordt.
Verdrinkt u in papers in uw vakgebied?
Ontvang dagelijkse digests van de nieuwste papers die bij uw onderzoekswoorden passen — met technische samenvattingen, in uw taal.