Джмелі пожертвували сном заради турботи про чужих дітей

Вчені підсадили робочих самок-джмелів до чужого потомства і виявили, що поблизу лялечки комахи сплять приблизно втричі менше, ніж зазвичай. Таку саму дію чинив і порожній кокон, з якого вже вивелася комаха, тому дослідники припустили, що лялечки діють на дорослих особин через феромони. Судячи з усього, організм джмелів вміє перемикатися на безсонний режим під дією сигналів від потомства. Дослідження опубліковано в журналі.

Брак сну часто призводить до того, що здоров'я тварини погіршується, а смертність у популяції зростає. Тим не менш, відомі ситуації, в яких тварини можуть обходитися невеликою кількістю сну - наприклад, якщо вони мігрують, рятуються від хижака або, навпаки, витрачають більше часу на пошук їжі.

Моше Нагарі (Moshe Nagari) і його колеги з Єврейського інституту в Єрусалимі припустили, що соціальні безхребетні можуть, подібно хребетним, жертвувати сном і заради турботи про потомство - приблизно як це відбувається у молодих мам. Для цього вони експериментували зі джмелями. У них, як і у бджіл, є складна соціальна структура: самки діляться на матку і простих робітників. Робітники можуть відкладати неоплодотворені яйця, з яких з'являються самці, а ті, в свою чергу, запліднюють матку, і на світ з'являються нові самки. В експеримент відібрали робочих самок, які не відкладали яєць, тобто були тимчасово бездітні.

Спочатку вчені спостерігали за типами активності робочих джмелів. Коли вони перебували всередині вулика, вони могли або бути активними, або висиджувати яйця, або спати. У тому, що це дійсно сон, дослідники переконалися, світячи джмелям в очі спрямованим світлом: поріг їх реагування у фазі сну був у 20-150 разів вищим, ніж в інші фази.

Вчені також перевірили, що сон джмелів можна порушити: вони діяли на комах вібраціями, і кількість сну скоротилася - залишаючись нерухомими, тварини реагували на подразники і ворушили вусиками. У наступні дні потривожені джмелі спали більше.

Потім дослідники поміщали бездітних самиць в один вулик з лялечками. Незалежно від того, скільки було лялечок і якої вони були статі - вчені пробували підкладати і майбутніх самців, і майбутніх самок - тривалість сну скоротилася в 2-3 рази. При цьому біля джмелів перебудовувався режим дня: вдень поза вуликами вони ставали більш активними, але і всередині нього теж не спали, а дбали про лялечок.

Щоб перевірити, що саме заважає джмелям спати, дослідники провели чотири паралельні серії експериментів. Спочатку вони поселили джмелів на кілька днів або зі шматочком воску (контроль), або з коконом, з якого вивівся джміль, або з коконом з лялечкою всередині, або з коконом з лялечкою і діркою, яка імітувала порожній кокон. Потім кокон або його аналог забирали і давали тваринам відновитися.

Виявилося, що в тих випадках, коли лялечка була всередині кокона, джмелі постійно недосипали порівняно з контролем. Коли їм підкладали порожній кокон, вони спочатку спали мало, а потім повільно наздоганяли контрольну групу. Після того, як кокон забирали, тварини починали спати більше, навіть контрольна група (хоча у них відмінність була меншою, ніж у інших груп).

Судячи з усього, самі лялечки якось впливали на сон дорослих особин. Схожі явища давно відомі у різних тварин, у тому числі у людей і щурів. Але в таких випадках зазвичай дитинчата самі будять батьків: ворушаться, кусають за соски або кричать. Куколки ж залишаються нерухомі і не видають звуків, до того ж, всередині вулика зазвичай темно.

Тому дослідники припустили, що справа у феромонах, які вони виділяють. Це добре узгоджується з тим, що вони спостерігали в групі з порожнім коконом: у перший день ефект сильний, а потім поступово згладжується. Автори роботи зазначають, що поки відомий тільки один випадок, коли тварини «будять» один одного феромонами: самці дрозофіл менше сплять у присутності самок, тому що це дає їм репродуктивну перевагу.

Окремо дослідники відзначають, що після видалення кокона джмелі не прагнуть відіспатися, їх кількість сну просто поступово повертається до нормальних значень. Ймовірно, це говорить про те, що вони не страждають від недосипу, а просто перемикаються в інший режим. І показово, що до цього здатні навіть бездітні робочі джмелі, тобто їх чутливість до сигналів від лялечок явно виникла разом зі складною соціальною структурою.

Навіщо саме тваринам потрібен сон, до кінця невідомо. Вчені виявили, наприклад, що рибки даніо-реріо відновлюють пошкодження ДНК у нейронах тільки під час сну. Водночас дрозофіли можуть іноді обходитися і зовсім без нього.