Учёные из Университета штата Мичиган в Ист-Лансинге опровергли широко распространённую гипотезу, согласно которой царица, откладывающая яйца и являющаяся матерью всех пчёл в улье, никак не влияет на появление особей того или иного пола, а решающую роль в этом играют рабочие пчёлы. Такое мнение до сих пор было основным.
Копуляция у пчёл всегда совершается только во время проигры, то есть полёта матки и трутней вокруг улья. В дальнейшем матка хранит полученную в ходе многократных спариваний сперму и расходует ее постепенно в течение жизни, откладывая яйца. Самцы пчёл, или трутни, появляются из неоплодотворенных яиц, таким образом, они не наследуют второй комплект генов от отца и являются «полуклонами» матки. Самки пчёл рождаются из оплодотворенных яиц и становятся рабочими. Таким образом, чисто биологически пол потомства зависит от того, добавит ли матка сперму в формирующееся яйцо или нет.
Тем не менее, одной биологии для определения полового состава потомства мало: яйца самцов можно отложить лишь в особые ячейки сот.
До сих пор среди энтомологов практически догмой оставалось мнение, согласно которому именно дочери царицы — иначе говоря, рабочие пчёлы — контролируют половой состав улья. Делают это они в ходе строительства сот. Неоплодотворенные яйца матка должна положить в особенные ячейки, которые рабочие отстраивают большими по размеру, чем среднестатистические ячейки. Согласно господствующему мнению, посредством строительства того или иного числа больших ячеек рабочие и контролируют соотношение полов в популяции.
Пчелиные (Apoidea) – надсемейство насекомых отряда перепончатокрылых. Включает семейства пчёл-коллетид (Colletidae), короткохоботных пчёл (Andrenidae), настоящих пчёл (Apidae), пчёл-листорезов (Megachilidae) и другие. Около 20 тысяч видов; распространены всюду, где есть цветковые растения, с которыми пчёлы тесно связаны. Известны многочисленные приспособления растений к опылению пчёлами, в том числе опылению определенными их видами (например, приспособления у шалфея, клевера и других к опылению шмелями).
Длина тела от 1,5 мм до 5 см, у большинства видов 1-1,5 см. Ротовой аппарат лижуще-грызущий, у большинства видов нижние челюсти и нижняя губа вытянуты в хоботок. У многих пчёл (за исключением коллетид и паразитических) имеется аппарат для сбора пыльцы: задние ноги покрыты густыми волосками (короткохоботные пчёлы), передний членик задней лапки увеличен и преобразован в корзиночку (настоящие пчёлы), на нижней стороне брюшка имеется густая щёточка волосков (пчёлы-листорезы). Тело пчелы, как правило, покрыто густыми волосками. Жало и ядовитые железы развиты, особенно у общественных пчёл.
У всех пчёл развита забота о потомстве. Самки одиночных и полусоциальных пчёл строят гнёзда с одной или несколькими ячейками, которые заполняют пищей: смесью пыльцы и нектара; на комок пищи откладывают 1 яйцо и ячейку запечатывают. Гнёзда строят в земле, особенно на освещенных солнцем песчаных обрывах, в сухих стеблях растений, в ходах, выгрызенных в древесине, в пустых раковинах улиток, из цемента и так далее. У одиночных пчёл самка после откладки яиц покидает гнездо, а из яиц развиваются как самки, так и самцы.
У полусоциальных пчёл (некоторые виды рода Halictus) самка остаётся до выхода первого поколения, состоящего только из самок, которые строят новые ячейки, заполняют их кормом, но яиц не откладывают. Их откладывает старая самка. После 1-4 поколений бесплодных самок старая самка откладывает яйца, из которых развиваются плодовитые самки и самцы, а сама погибает.
Среди пчёл имеется много видов, живущих семьями (медоносная пчела, ряд мелипон, шмелей), состоящими из одной или нескольких плодовитых самок (цариц) и множества бесплодных самок (работниц). В гнёздах общественных пчёл создаются запасы мёда, поддерживается микроклимат, наиболее подходящий для развития расплода.
Паразитические пчёлы откладывают яйца на пищу, заготовленную особями вида-хозяина для своих личинок. Иногда паразитические пчёлы (например, шмели-кукушки) очень похожи на своих хозяев (шмелей).
Чтобы доказать это, исследователи таким образом оборудовали ульи, что матки находились в небольших клетках. Каждая клетка в улье помещалась так, чтобы матка не могла добраться до больших ячеек, куда ей следовало бы откладывать личинки трутней. При этом доступ к ячейкам стандартного размера для царицы продолжал оставаться свободным.
Спустя 4 дня после начала эксперимента исследователи убрали клетку, что позволило матке свободно перемещаться вдоль рядов ячеек, среди которых оказалось достаточно много незаполненных «мест». Получив свободу передвижений, матка практически сразу обратилась к большим ячейкам, отложив в три раза больше неоплодотворенных яиц, нежели обычно.
Таким образом, считают учёные, царица попыталась восстановить гендерный баланс, нарушенный вследствие лишения ее свободы.
«Матка и рабочие пчёлы вместе следят за демографической ситуацией в улье. Такое ощущение, что в социальной жизни ульев господствует принцип сдержек и противовесов», — говорит Уортон.
Как отметил энтомолог Ларс Читтка из лондонского Университета королевы Марии, комментируя Science исследование Уортон, информация о том, что матка решающим образом влияет на гендерное соотношение в улье, меняет общие представления об организации социальной жизни в улье и факторах, влияющих на выбор царицы.
«Может, она помнит, сколько яиц какого пола она уже отложила, или она ощущает, сколько спермы она использовала, или, возможно, существует какая-нибудь химическая сигнальная система, к которой матка чувствительна, и которая позволяет ей определять, как много трутней будет в ее потомстве», — говорит Читтка.
Ответов на эти вопросы, добавляет он, у учёных пока нет.
