Деятели науки проверили у ос потомственную память

Деятели науки проверили у ос потомственную память
Ученые так или иначе очеловечивают насекомых и даже микробов
В частности, швейцарские – исследовали способность бактерий помнить своих предков, а американские спецы считают, что «социальность у ос способствует уменьшению мозга»
Свой пересказ статьи из журнала PNAS на тему памяти бактерий предлагает «Наука и жизнь».
«Мы скорее отзовёмся на просьбу о помощи, если к нам обращается близкий родственник, нежели абсолютно посторонний человек. Это можно назвать общебиологическим законом: у многих видов животных, известных своей социальной жизнью, связи между особями совпадают с генетическим родством – то есть все члены социальной группы, помогающие выживать друг другу, являются друг другу родственниками.
Считается, что родственная взаимопомощь возникла в результате действия отбора на соответствующие гены: если у какой-то особи есть генетическая предрасположенность к взаимодействию с другими, то взаимодействовать она будет с теми, у которых есть такие же гены. А похожие гены с наибольшей вероятностью можно найти именно у родственников, так что получается, что социальное поведение оказывается связано с распознаванием родичей. Отсюда следует, что социальному предпочтению или отторжению должны предшествовать генетические сходства или различия.

bakterii dejstvuyutОднако эксперименты, поставленные исследователями из Швейцарской высшей технической школа Цюриха с бактериями Myxococcus xanthus, заставляют усомниться в универсальности этого правила. В природе M. xanthus живут в почве, питаясь органическими веществами и другими bakterii i osy i lyudiбактериями; если питательных веществ много, они формируют колонии. Если две колонии генетически идентичных бактерий посадить в одну и ту же посуду на питательную среду, то они рано или поздно встретятся и сольются вместе. Но бывает так, что колонии не сливаются, а остаются как будто разделены неким невидимым барьером – между ними остаётся полоска или вообще незанятой, или очень редко заселённой питательной среды.
Чтобы понять, обусловлены ли социальные предпочтения генетическим сходством или чем-то иным, несколько колоний M. xanthus, которые произошли от одного общего предка, выращивали в разных условиях, а потом смотрели, найдут ли они общий язык с исходной, предковой популяцией. Оказалось, что примерно в 2/3 случаев бактерии предпочитали не смешиваться друг с другом, причём такая избирательность явно зависела от условий.
Когда прочитали геном бактерий, то оказалось, что невозможно найти никакой общей мутации, на которую можно было бы «свалить» умение отличать «своего» от «чужого». Те изменения в геноме, которые нашли у разборчивых колоний (и которые, казалось бы, могли бы объяснить появление социально разборчивости), нашли потом и у тех, кто никакой разборчивостью не отличался. Полностью результаты экспериментов опубликованы в журнале PNAS.
bakterii i osy i lyudi1Возникает ощущение, что умение отличать родственника от неродственника обусловлено некой «общностью судьбы»: одних бактерий судьба bakterii i osy i lyudi2провела через испытания, которые заставили их забыть о предках, другие же, наоборот, сохранили способность жить вместе с предковой колонией. Если же выражаться не столь туманно, то означает это вот что: умение отличать близких от чужих, по-видимому, не является универсальной стратегией, которая всегда реализуется по одинаковой схеме. Возможно, что такая особенность вообще возникает как побочный продукт каких-то изменений, которые произошли с популяцией в процессе адаптации к новой среде. Потом она вполне может оказаться полезной, но изначально она вовсе не обязательно возникает как определённая адаптация, отобранная для решения конкретной задачи.
Однако в действительности ситуация может быть ещё сложнее. В более ранних исследованиях был обнаружен ген traA, который как раз помогал появиться родственной разборчивости у M. xanthus. В вышеописанной работе, напомним, никаких таких мутаций в traA обнаружить не удалось. Отсюда можно сделать вывод, что родственные предпочтения могут возникать в эволюции и как самостоятельная адаптация (например, родственники вместе лучше используют питательную среду, и потому отбор будет благоприятствовать гену, помогающему родичам держаться вместе), и как следствие каких-то других изменений.
Способность отличать своих родичей от чужих есть у огромного числа видов, от простейших до животных. И, конечно, было бы интересно узнать, как обстоят дела у млекопитающих – например, как именно приматы вдруг поняли, что жизнь с родственниками даёт эволюционное преимущество,- повествуется в материале на сайте «Науки и жизни».

bakterii i osy i lyudi3В свою очередь «Элементы» развивают тематику статьи в Proceedings of the Royal Society B относительно того, что «социальность у ос способствует уменьшению мозга».

«Принято считать, что социальность ведет к увеличению размеров мозга у общественных животных. Обычно в явном или неявном виде подразумевается именно эта гипотеза. Однако ученые из Филадельфии, изучившие анатомию мозга в разнообразном семействе настоящих ос (Vespidae), пришли к прямо противоположному выводу: в ходе эволюции становление общественного образа жизни сопряжено с уменьшением мозга.
Специалисты из Дрексельского университета (Филадельфия, США) сравнили относительные размеры разных анатомических частей центральной нервной системы у видов двух близких групп ос из семейства Vespidae: у бумажных ос Polistinae и одиночных ос Eumeninae. Первые включают общественные виды, а вторые, как следует из названия, живут поодиночке. Сравнение должно было показать, имеется ли корреляция между общественным образом жизни и размерами каких-то частей осиного мозга. Ведь наращивание и последующее обслуживание мозга — задача дорогостоящая для любого организма. Как эту задачу решают общественные осы: стоит ли содержать такой энергоемкий орган каждому члену группы или можно распределить его функции в спаянной группе особей? Иными словами, нужно ли каждому члену общества жить своим умом или можно положиться на товарищей?
Ученые взяли 180 самок из 29 видов, относящихся к 20 родам, разнесенных на филогенетическом дереве по разным линиям; 6 видов представляли одиночных ос, остальные — общественных. Общественных видов было больше, потому что нужно было изучить изменчивость мозга в зависимости от разных параметров общественной организации. Один из таких параметров — кастовость. Она может выражаться неодинаково: у одних это различия только в размерах и физиологии, у других — в морфологии и поведении, а у третьих касты вообще не выражены, хотя живут такие осы семьями. Кроме того, важно было также оценить влияние размеров колоний на рост мозга. Всё это вместе потребовало более обширной информации по общественным видам, чем по одиночным.
Для каждой особи были сделаны срезы мозга (последовательные серии, позволяющие оценить его объем), подсчитаны суммарный размер мозга, размеры грибовидных тел (отдельно чашечек и общий объем), оптических и медуллярных пластинок (вместе составляющих оптические доли), дейтоцеребрума (среднего отдела головного мозга), заключающего обонятельные области.
Что же выяснилось, когда все расчеты были выполнены и стандартизированы? Во-первых, общий размер мозга мало связан с социальностью. Также не коррелируют с социальностью и размеры всех других частей мозга, кроме одного — грибовидных тел. У одиночных ос чашечки грибовидных тел были примерно в полтора раза больше, чем у общественных. Грибовидные тела, как известно, интегрируют и анализируют информацию от всех остальных сенсорных систем насекомого; в грибовидных телах локализуется долговременная память, они отвечают за обучение. Это мини-аналог коры мозга у высших позвоночных. И именно эта часть мозга общественных ос оказалась уменьшенной, а не увеличенной, как можно было ожидать.
Кастовые различия, как бы они ни выражались, а также различия в способах размножения колоний не связаны с размерами грибовидных тел. На их размер влияет только сам по себе социальный образ жизни: стоит виду тем или иным способом перейти к общественному существованию, как их высший аналитический центр съеживается.
Ученые предполагают, что общественный образ жизни позволяет разделить «информационные» функции между членами колонии. В этом случае пропадает необходимость поддерживать энергоемкий орган каждому члену группы. «Коллективный разум», по-видимому, срабатывает не менее эффективно.
Согласно классической точке зрения, у социальных видов высших животных мозг увеличивается для обслуживания и контроля общественных отношений: именно они обеспечивают устойчивость и выживание группы в целом. И чем сложнее эти отношения, тем массивнее структуры мозга, их обслуживающие. Но на ос это предположение не распространяется. У них контроль отношений между членами общества, вероятно, забирает слишком много ресурсов или же не так важен. Поэтому энергетический выигрыш за счет ущербного развития дорогостоящих областей мозга перевешивает дефицит социальных поведенческих реакций.
Это исследование лишний раз демонстрирует, что связь социальности и развития мозга не следует понимать слишком односторонне: распределение когнитивных функций тоже может иметь место. И оно будет снижать нагрузку на те или иные области мозга. В какой мере эта тенденция выражена у млекопитающих — неизвестно. Также пока не ясно, насколько она доминирует среди других общественных насекомых. Это предстоит проверить. Но при этом совершенно ясно, что прямое перенесение данных относительно эволюции центральной нервной системы у общественных насекомых на социальных позвоночных, в том числе и человека, может оказаться в высшей степени неправомерным. У позвоночных и насекомых при становлении социальности важными оказываются совершенно разные свойства,- повествует ся в материале на сайте «Элементов».