Skąd się wzięły pszczele kasty?

Źródło: Freepik

Royalaktyna czy kwas p-kumarynowy? A może głodzenie larw? Hipotez, które starają się wytłumaczyć determinacje kasty pszczół jest wiele. W 2020 r. dołączyła do nich jeszcze jedna, a podsumowanie obecnej wiedzy pozwala na formułowanie wstępnych odpowiedzi, skąd się wzięły pszczele kasty.  

Chociaż trudno w to uwierzyć, do niedawna nikt nie sprawdził, jak sama ilość mleczka pszczelego wpływa na determinację kasty. Przypuszczano, że odpowiada za ten mechanizm jakość pokarmu lub składniki w nim zawarte, nawet pojedyncze. W artykule opublikowanym przez Royal Society naukowcy przedstawili wyniki badań nad związkiem między ilością i jakością mleczka pszczelego a rozwojem matek pszczelich. Larwy wychowywane w warunkach in vitro (czyli laboratoryjnych, poza gniazdem) otrzymywały 9 różnych diet, różniących się ilością mleczka pszczelego i cukrów. Dietę o średnich zawartościach składników odżywczych podawano larwom bez ograniczeń.

Odkryto, że królowe, które powstały z larw pobierających pokarm w nieograniczonej ilości, nie różniły się od matek dostępnych komercyjnie, nawet jeśli były karmione mleczkiem średniej jakości, o obniżonej zawartości cukrów. Zarówno poziom białek, jak i węglowodanów w diecie nie miały znaczącego wpływu na różnicowanie kast pszczół. Naukowcy twierdzą, że z tego powodu mateczniki mają też większe dno, aby pszczoły mogły bez ograniczeń dolewać do niego mleczko i było one bez ustanku dostępne dla matki.

U trzmieli zachodzi podobny mechanizm – kastę determinuje ilości pożywienia przyjętego przez larwę. Podobnie jak u pszczół większa ilość jedzenia sprawia, że staje się królową. W przypadku trzmieli duża ilość pokarmu podwyższa poziom hormonu juwenilnego u larw, które mają zostać królowymi, co wskazuje na działanie hormonów w kształtowaniu kasty.

Czytaj także: Gdy matka zapada w śpiączkę

Wykryto też, że podanie dużych ilości mleczka pszczelego w ostatnim stadium linienia larwy sprawiało, że pszczoła mogła stać się królową. Do tej pory uważano, że zwiększenie ilości mleczka wpływa na powstanie królowej tylko do trzeciego linienia.

Jednak, co szczególnie interesujące, to ograniczenie pokarmu może determinować, że larwa stanie się robotnicą, poprzez wywołanie stresu żywieniowego i ograniczenie potencjału reprodukcyjnego. Możliwe, że właśnie tak powstały kasty i gatunki społeczne u pszczół – część owadów, która nie dostała dostatecznej ilości pożywienia, nie była w stanie się rozmnażać, więc zaczęła pracę na wspólne dobro. Później wkroczyły dodatkowe mechanizmy utrwalające kastowość społeczeństwa owadów, np. wspomniany we wstępie kwas p-kumarynowy (który znajduje się w pyłku) ogranicza rozwój jajników. Związek ten jest podawany larwom w mieszaninie z mleczkiem. Duża podaż mleczka pszczelego dla larwy królowej i jego ograniczenie dla larw robotnic, oraz podkarmianie tych drugich substancjami ograniczającymi rozwój jajników, prawdopodobnie utrzymuje system kastowy u pszczół miodnych.

Czytaj także: Kolejny krok przeciw nosemozie

Osobną kwestią jest opłacalność systemu kastowego dla gatunku i jego utrwalenie. Już Karol Darwin głowił się, dlaczego 40 000 samic pozbawia się możliwości przekazania genów. Jednak to temat na osobny artykuł.

PS Co do wspomnianej we wstępie royalaktyny, to okazała się ona ślepym zaułkiem. „Do niedawna podejrzewano, że za przekształcenie larwy w matkę odpowiada aminokwas zwany royalaktyną. Jego duże stężenie miało determinować powstanie królowych. Tak przynajmniej wynikało z pracy naukowej opublikowanej w Japonii. Jednak w ostatnich latach niemieccy naukowcy obalili te badania – larwy po prostu muszą być odżywiane wyłącznie mleczkiem pszczelim, by powstała z nich królowa i póki co, nie udało się ustalić, który składnik jest kluczowy”. – fragment książki „365 faktów o pszczołach” Martyny Walerowicz.

Źródło: Garett P. Slater,George D. YocumandJulia H. Bowsher. 2020. Diet quantity influences caste determination in honeybees (Apis mellifera). The Royal Society.