Поведенческая роль биогенных аминов у самцов шмелей

Том 12 научных отчетов, номер статьи: 20946 (2022) Цитировать эту статью

728 Доступов

Подробности о метриках

Чтобы сравнить поведенческую роль биогенных аминов у самцов примитивных и продвинутых эусоциальных пчел, мы определили уровни дофамин- и октопамин-родственных веществ в мозге, а также поведенческие эффекты этих моноаминов при инъекциях лекарств у примитивных эусоциальных шмелей. , Возгорание бомбы. Уровни дофамина и его предшественников в мозге достигли максимума на поздней стадии куколки, но пик дофамина распространялся и на взрослую особь. Уровни тирамина и октопамина увеличивались от стадии средней куколки до стадии взрослой особи. С возрастом усиливается двигательная и летная активность, а также предпочтение света. Инъекция октопамина и антагониста его рецепторов оказала значительное влияние на двигательную и летательную активность, тогда как инъекция дофамина не оказала такого влияния, что указывает на то, что эта активность может регулироваться октопаминэргической системой. Мы также определили динамику содержания веществ, связанных с дофамином, в трутнях медоносных пчел (Apis mellifera). Изменения уровня дофамина в мозгу трутней медоносных пчел имели два пика от стадии куколки до взрослой стадии, тогда как у самцов шмелей наблюдался только один пик. Это согласуется с поведенческими функциями дофамина у трутней медоносных пчел и неэффективностью инъекции дофамина на взрослой стадии у самцов шмелей.

Эусоциальность — наиболее сложная социальная система с разделением труда между генетически родственными особями, и она обнаружена у различных видов и широкого спектра таксонов насекомых1,2,3,4. У эусоциальных перепончатокрылых социальное поведение, предполагающее сотрудничество между членами колонии, наблюдается только у самок. Самцы эусоциальных перепончатокрылых специализируются на размножении и не участвуют в строительстве гнезд, уходе за расплодом или защите семьи1,2,5, хотя самцы эусоциальных пчел способствуют колониальной терморегуляции6,7. Таким образом, поведенческий репертуар мужчин намного меньше, чем у рабочих. Исследование поведения самцов и связанных с ним физиологических механизмов может дать важную информацию о специализации поведения самцов в целях размножения в высокосоциальной среде.

В развитых эусоциальных средах поведение трутней медоносных пчел (Apis mellifera) изучалось в различных областях исследований, включая генетику, эндокринологию, репродуктивную биологию и эволюционную биологию8. Трутни медоносных пчел созревают половозрелыми в течение недели после вылупления и начинают летать для спаривания с девственными матками5,9. Двигательная и летная активность, связанная с размножением трутней, увеличивается с возрастом в период их полового созревания10. Трутни медоносных пчел возвращаются в материнскую семью, тогда как самцы шмелей не запоминают местоположение колонии и никогда в нее не возвращаются7,11,12. Покинув гнездо, самцы шмелей добывают себе корм в поисках гинекомастии для спаривания. Это может быть связано с производством самцов в конце сезона пчелиных семей, когда пищевой статус семей шмелей снижается. Таким образом, зависимость самцов от семьи у медоносных пчел и шмелей различна, что может отражать адаптацию поведения самцов к разным социальным средам.

Биогенные амины являются физиологическими агентами, которые действуют как нейромедиаторы, нейромодуляторы и нейрогормоны у различных видов насекомых13,14,15,16,17. Эти вещества участвуют в возрастном разделении труда рабочих медоносных пчел18,19 и репродуктивном поведении девственных маток20,21. У трутней медоносных пчел уровень дофамина и октопамина в мозге увеличивается с возрастом10,22,23. Введение этих моноаминов в гемолимфу трутней улучшает их двигательную и летную активность10,23. Таким образом, повышение уровня дофамина и октопамина в мозге может быть тесно связано с спариванием полетов трутней медоносных пчел. Дофамин также усиливает двигательную и летательную активность у самцов одиночной пчелы Xylocopa Appendiculata24, которая имеет общего предка с Apidae25. Таким образом, регуляция репродуктивного поведения самцов с помощью биогенных аминов может быть общей для эусоциальных пчел и должна быть проверена на других видах монофилетической клады, таких как корбикулярные пчелы.