A Panama, nel nuovo laboratorio di neurobiologia dello Smithsonian Tropical Research Institute, i ricercatori stanno studiando in che modo il cervello dell'ape sudore tropicale Megalopta genalis si collega al comportamento delle regine sociali e delle regine solitarie della specie. Lo studio sta aiutando gli scienziati a fare passi da gigante nella comprensione del comportamento sociale degli insetti.
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Dopo aver osservato le api durante le attività quotidiane (raccolta del cibo e deposizione delle uova), i ricercatori hanno trovato un modello interessante nella regione del cervello responsabile dell'apprendimento e della memoria. Nelle regine delle api sociali, che sono responsabili del coordinamento di una rete sociale di operatori delle api, una parte più grande del loro cervello è dedicata all'apprendimento e alla memoria rispetto alle regine solitarie, che devono svolgere gran parte del lavoro da soli.
Abbiamo parlato con Adam Smith, un ricercatore post-dottorato nello studio, per saperne di più sulle specie e su cosa le rende tick.
Ci sono stati altri studi che hanno esaminato le dimensioni del cervello tra animali sociali e non sociali. Perché hai deciso di concentrarti sulle api, anziché su un'altra specie sociale?
Dei quattro principali gruppi di insetti sociali - termiti, api, vespe e formiche - le api sono le uniche con specie che possono passare dall'essere sociali a solitari. Tutte le formiche e tutte le termiti sono sociali. Esistono vespe sia sociali che solitarie, ma, almeno per le specie finora studiate, nessuna singola specie di vespa può riprodursi solitariamente e socialmente, come fanno le api Megalopta genalis .
Inoltre, la neurobiologia e lo sviluppo del cervello delle api sono molto ben studiati e alcune altre specie sono state studiate in misura molto minore. Insieme, questi studi suggeriscono che le influenze ambientali, anche sugli insetti adulti, influenzano lo sviluppo del cervello. Questo ci ha portato a sospettare che l'ambiente sociale del Megalopta genalis potesse anche influenzare lo sviluppo del cervello.
Qual è la differenza tra le regine delle api sociali e le regine solitarie?
La somiglianza più importante tra i due è che entrambi si riproducono, cioè depongono le uova. La differenza principale è che le regine sociali escono raramente dal loro nido e raramente foraggiano per polline e nettare. Depongono solo uova. Le regine solitarie, d'altra parte, devono fare tutti i doveri della riproduzione. Devono raccogliere il cibo (polline e nettare) per la loro prole, nonché sviluppare uova nelle loro ovaie e deporle in singole celle di nido con il cibo fornito. Le regine delle api sociali lasciano molti di questi doveri ai loro lavoratori. L'altra grande differenza tra le regine sociali e solitarie è che le regine sociali devono stabilire e mantenere il dominio sociale sulle loro figlie, che rimangono nel nido come operai.
Dal punto di vista dello sviluppo del cervello, è importante notare che anche i nidi sociali sono nati come nidi solitari: una femmina costruisce un nido e depone le uova, quindi la prima generazione di figlie lascia il nido per iniziare i propri nidi, oppure rimangono nei loro nidi natali come lavoratori subordinati. Pertanto, mentre le regine sociali raramente foraggiano, a un certo punto dovevano stabilire il loro nido. La relazione di dominanza associata ai nidi sociali, d'altra parte, è unica per le regine sociali.
Potresti spiegare l'ipotesi del cervello sociale che hai esplorato in questo studio?
L'ipotesi del cervello sociale suggerisce che le complessità della vita sociale - tenere traccia delle gerarchie di dominio, delle relazioni familiari, dell'identità individuale - sono così cognitive da richiedere una maggiore intelligenza al di là di ciò che gli animali avrebbero altrimenti bisogno per il resto della loro vita.
La previsione di base dell'ipotesi del cervello sociale è che, a parità di altre condizioni, le specie sociali saranno più intelligenti di quelle solitarie. Tuttavia, ci sono alcuni problemi pratici con questo. Uno è che "l'intelligenza" non è un tratto specifico che può essere misurato, quindi vengono invece misurate le dimensioni del cervello o la dimensione di regioni specifiche del cervello (come la corteccia nei mammiferi). Un altro problema è che "tutte le altre cose" raramente sono uguali tra le specie. Anche le specie strettamente correlate differiscono in una miriade di altri tratti. Infine, è difficile quantificare la "socialità". Ad esempio, alcune specie possono vivere in grandi gruppi, ma con un'interazione poco complessa tra individui. Altre specie possono vivere in piccoli gruppi, ma con relazioni sottili e durature tra individui. Quale di questi sarebbe più esigentemente cognitivo? Le difficoltà insite nel confronto tra le specie sono ciò che ci ha motivato a usare il Megalopta genalis, perché gli individui all'interno della specie sono molto simili.
Hai scoperto che la regione del cervello responsabile dell'apprendimento e della memoria è più grande nelle regine delle api sociali. Ciò significa che il cervello stesso è più grande o che funziona in modo diverso?
La regione del cervello non era più grande in termini assoluti, né i cervelli stessi erano più grandi. Ciò che era più grande era il rapporto tra una parte di questa regione del cervello (il neuropilo del corpo dei funghi) e un altro (i corpi delle cellule di Kenyon). In studi precedenti sullo sviluppo del cervello delle api, valori più alti di questo rapporto derivano da maggiori sfide cognitive, come l'apprendimento di nuove posizioni di riferimento intorno al nido. Pertanto, i nostri dati suggeriscono che, come previsto dall'ipotesi del cervello sociale, stabilire e mantenere il dominio su un subordinato sociale è più cognitivo della vita solitaria.
L'ultima parte della tua domanda colpisce davvero il nocciolo della questione: non sappiamo cosa significano queste differenze in termini di come funziona il cervello, né per gli studi precedenti, che si sono concentrati su sfide di apprendimento più tradizionali o sul nostro, che focalizzato sulle differenze sociali. Studi futuri che esaminano la natura delle connessioni neurali, piuttosto che solo le differenze nello sviluppo del cervello, sono necessari per capire come le differenze di sviluppo portano a differenze funzionali.
In che modo queste informazioni sono utili? Come può ulteriori ricerche future sulle api?
In termini di ricerca futura sulle api, spero che motivi più studi comparativi. Ad esempio, molte api della stessa famiglia di Megalopta sono in comune, nel senso che vivono insieme, ma non hanno gerarchie di dominio. Mostrano modelli simili di sviluppo del cervello? E anche tra le specie di api puramente solitarie, ci sono quelli che si nutrono di un solo tipo di fiore e altri che raccolgono una grande varietà di polline. I secondi mostrano modelli più flessibili di sviluppo del cervello, mentre i primi sono più "cablati" per il foraggio?
Questo studio dovrebbe essere utile per i ricercatori interessati all'evoluzione del cervello perché dimostra che non è necessario utilizzare solo i primati, con tutte le difficoltà logistiche, etiche e scientifiche che comportano, per studiare l'evoluzione dell'intelligenza sociale. Gli insetti sociali come gruppo consentono una gamma più ampia di confronti rispetto ai vertebrati.
