Šta nam mozak vrednih pčela može reći o ljudskoj evoluciji

Ako ljudi žele da saznaju više o svojim višim moždanim funkcijama i ponašanjima, neki naučnici smatraju da bi trebalo da obratimo pažnju na insekte – od vrednih pčela, preko društvenih insekata, pa sve do običnih muva. Studija objavljena 5. maja u časopisu Science Advances otkrila je tri različita, specijalizovana podtipa Kenjonovih ćelija u mozgu medonosnih pčela, za koje se pretpostavlja da su evoluirale od jednog zajedničkog, višenamenskog prethodničkog podtipa.

Kenjonove ćelije (KC) predstavljaju vrstu nervnih ćelija koje se nalaze u delu mozga insekata poznatom kao „pečurkasto telo“ (mushroom body), a uključene su u procese učenja i pamćenja, posebno u vezi sa čulom mirisa. Ove ćelije su prisutne kod insekata iz velikog reda Hymenoptera (onokrilci) – od „primitivnijih“ biljnih osa, pa sve do složenijih medonosnih pčela.

„Godine 2017. objavili smo nalaz da se složenost podtipova Kenjonovih ćelija u pečurkastim telima mozga insekata povećava uporedo sa diverzifikacijom ponašanja kod reda Hymenoptera“, izjavio je koautor studije, inače student postdiplomskih studija na Univerzitetu u Tokiju. „Drugim rečima, što insekt ima više podtipova Kenjonovih ćelija, to su njegov mozak i ponašanja koja može da ispolji složeniji. Međutim, nismo znali kako su ti različiti podtipovi evoluirali. To je bio podsticaj za ovo novo istraživanje.“

U ovoj studiji, tim sa Univerziteta u Tokiju i japanske Nacionalne organizacije za istraživanje poljoprivrede i hrane (NARO) proučavao je dve vrste iz reda Hymenoptera kao predstavnike različitih obrazaca ponašanja. Biljna osa, koja vodi uglavnom samotnjački život, poseduje samo jedan podtip Kenjonovih ćelija, dok složenija i društvenija medonosna pčela ima tri takva podtipa.

Smatra se da „primitivniji“ mozak biljne ose možda sadrži određene osobine koje su bile prisutne kod predaka medonosnih pčela. Kako bi otkrili ove potencijalne evolutivne puteve, istraživači su primenili analizu transkriptoma, identifikujući genetsku aktivnost u različitim podtipovima Kenjonovih ćelija, na osnovu čega su izveli pretpostavke o njihovim funkcijama. [Povezano: Baš kao i prvi ljudi koji su poleteli, medonosne pčele koriste linearne orijentire za navigaciju.]

„Iznenadilo me je što svaki od tri podtipa KC (kenijovih ćelija) kod medonosnih pčela pokazuje sličan stepen podudarnosti sa jedinstvenim tipom KC kod osa listarica”, izjavio je koautor studije, biolog sa Univerziteta u Tokiju, Hiroki Kono. „Na osnovu naše početne uporedne analize nekoliko gena, pretpostavljali smo da su se dodatni podtipovi KC pojavljivali jedan po jedan. Međutim, čini se da su oni nastali izdvajanjem iz jednog višefunkcionalnog predačkog tipa, putem funkcionalne segregacije i specijalizacije.”

Kako se broj podtipova KC povećavao, svaki od njih je, u gotovo jednakoj meri, nasledio određene karakteristike od jedinstvenog predačkog tipa KC. Ovi podtipovi su zatim pretrpeli različite modifikacije, što je rezultiralo raznovrsnijim funkcijama kakve danas viđamo kod insekata.

Kako bi pronašli konkretan primer ponašanja koji pokazuje kako su funkcije predačkih KC prisutne i kod medonosnih pčela i kod osa listarica, istraživači su obučili ose listarice za izvođenje testa ponašanja koji se inače koristi kod medonosnih pčela. Pčele, a kasnije i ose listarice, naučile su da povezuju određeni mirisni stimulus sa nagradom. Uprkos početnim poteškoćama, tim je uspeo da navede ose listarice da učestvuju u ovom zadatku.

Zatim je tim izvršio manipulaciju genom zvanim CaMKII kod larvi osa listarica. Kod medonosnih pčela, ovaj gen je povezan sa formiranjem dugoročne memorije, što je jedna od funkcija KC. Nakon manipulacije genom, dugoročna memorija kod larvi je bila narušena kada su postale odrasle jedinke, što ukazuje na to da ovaj gen ima sličnu ulogu i kod osa listarica. Dok je kod osa listarica gen CaMKII bio ekspresiran u celom jedinstvenom tipu KC, kod medonosnih pčela njegova ekspresija je bila ograničena na samo jedan od podtipova KC. Prema mišljenju autora, ovo sugeriše da je uloga gena CaMKII u formiranju dugoročne memorije preneta na taj specifičan podtip KC kod medonosnih pčela.

Iako se mozgovi insekata i sisara značajno razlikuju po veličini i složenosti, njihovi nervni sistemi dele određene zajedničke funkcije i arhitekturu. Proučavanje evolucije ćelija i ponašanja insekata moglo bi pružiti uvid u to kako su evoluirali naši sopstveni mozgovi. Zatim, tim planira da prouči tipove KC neurona koji su se razvili paralelno sa društvenim ponašanjima, kao što je čuveni „ples u obliku osmice” (engl. waggle dance) kod medonosnih pčela.

„Želimo da utvrdimo da li je model predstavljen u ovom radu primenljiv i na evoluciju drugih oblika ponašanja”, izjavio je koautor studije Takajoši Kuvabara, doktorand na Univerzitetu u Tokiju. „Postoje mnoge nepoznanice u vezi sa neuronskom osnovom koja kontroliše društveno ponašanje – bilo kod insekata, životinja ili ljudi. Način na koji se ono razvijalo tokom evolucije i dalje je uglavnom nepoznat. Verujem da ova studija predstavlja pionirski rad u ovoj oblasti.”

Izvor/ Saznaj više: popsci.com