Пчелы потеряли дофамин и мотивацию после стоп-сигнала

Если на пчелу во время кормления нападет хищник, она полетит в гнездо предупреждать остальных с помощью стоп-сигнала. Другие пчелы, услышав его, потеряют интерес к этому источнику пищи. Исследователи из Китая и США выяснили, что у пчел, которые слышат стоп-сигнал, снижается в мозге уровень дофамина — так же, как и у той пчелы, на которую напали. Если же накормить дофамином сборщиц нектара, то они не испугаются хищника и не станут отпугивать других. Результаты исследования опубликованы в Current Biology.

Медоносные пчелы собирают нектар и возвращаются в улей, где начинают танцевать — ползать по вертикальным пластинам сот, выписывая восьмерку. Так они рассказывают остальным пчелам, где находится источник пищи и сколько в нем нектара. Недавнее исследование показало, что во время сбора нектара и во время танца в мозге пчел повышается уровень дофамина — нейромедиатора, связанного с желанием и мотивацией.

Если же во время кормления на пчел кто-то нападает, то, вернувшись в гнездо, они мешают танцевать другим пчелам, издавая короткий высокий звук — стоп-сигнал. Этот сигнал нужен затем, чтобы танцоры перестали танцевать, а остальные — летать за нектаром в опасное место. Пчела, подающая стоп-сигнал, бодает головой танцора, и он в итоге танцует меньше.

Джеймс Най (James C. Nieh) из Калифорнийского университета в Сан Диего предположил, что у пчел после встречи с хищником уровень дофамина в мозге снизится. И, скорее всего, он снизится и у тех, кто с хищником не встречался, но услышал стоп-сигнал.

Чтобы это проверить, Най с коллегами приучили медоносных пчел (Apis mellifera) из трех колоний к кормушкам с 50-процентным раствором сахарозы. Затем во время кормления пчел атаковал привязанный гигантский шершень (Vespa mandarinia) — один из главных врагов пчел. Такой шершень в 3-4 раза больше пчелы, длина его тела — около четырех сантиметров. Несколько гигантских шершней могут уничтожить колонию пчел в 30 тысяч особей за день.

Шершень находился на расстоянии двух сантиметров от кормушки. Он не мог достать до пчелы и навредить ей, но мог угрожающе хлопать крыльями.

Атакованные пчелы пугались и покидали кормушку. После чего проводили в улье больше 600 секунд, тогда как в обычное время они задерживались в улье в среднем на 143 секунды. Пчелы, на которых нападал хищник, подавали в 15 раз больше стоп-сигналов (p < 0,0001). В результате танцоры в колонии стали танцевать примерно в 10 раз меньше (p < 0,0001), и втрое меньше пчел стали летать к кормушке (p < 0,0001).

Продолжительность танца пчел тоже уменьшилась: получения стоп-сигналов танцоры в среднем делали по 33 круга за танец, но, услышав стоп-сигнал, стали делать по 5,3 круга. Те пчелы, которых атаковали, совсем прекратили танцевать.

Поведение пчел коррелировало с уровнем дофамина в их мозге — его исследователи измерили с помощью жидкостной хроматографии с электрохимическим детектированием. У танцоров дофамина было больше всего, а у пчел, на которых нападали шершни, — меньше всего. Когда танцоры получали стоп-сигналы от пчел, подвергшихся нападению, уровень дофамина в их голове снижался — и становился таким же низким. Однако получение стоп-сигнала не приводило к остановке танца сразу же: пчелы еще какое-то время продолжали танцевать, и уровень дофамина в их голове снова рос.

Дальше авторы решили накормить пчел дофамином и посмотреть, как они будут реагировать на хищников в таком случае. Дофамин они добавили в раствор сахарозы в кормушке. Уровень дофамина в мозге насекомых увеличился в 1,2 раза (p = 0,01), и когда во время кормления на них нападал шершень, они не покидали кормушку, а проводили там почти в 7 раз больше времени (p < 0,0001), чем пчелы в аналогичной ситуации, которые питались обычным раствором сахарозы. Вернувшись в улей, они подавали меньше стоп-сигналов, танцевали больше и вскоре снова улетали за едой. То есть потребление дофамина снизило избегание еды после нападения хищника.

Недавно мы рассказывали о том, как пчелы научились танцевать у более опытных родственников. Если насекомых лишали возможности наблюдать за танцами старших особей, они делали больше ошибок и неправильно кодировали расстояние.