В муравьиной колонии немногие задачи так же важны, как сбор пищи. Но жара пустыни может стать проблемой для муравья в поисках пищи. Недавние результаты, опубликованные в журнале iScience 27 сентября, показывают, как дофамин может влиять на поведение собирателей муравьев в пустыне.
«Если есть что-то, что вы можете сказать о поведении отдельного муравья, так это то, что он делает это для колонии», - говорит Дэниел Фридман, первый автор и кандидат биологических наук в Стэнфордском университете. «Колония муравьев действует почти как многоклеточный организм; колония является эволюционной единицей. Мы хотели выяснить, связаны ли коллективные поведенческие различия среди колоний с различиями в химическом составе мозга отдельных собирателей».
Во-первых, команда Фридмана собрала собирателей из шести ранее изученных колоний красных муравьев-жнецов в пустыне Аризоны. Половина колоний часто кормилась в сухую погоду, в то время как другие держали своих собирателей дома в более засушливые дни.
Когда исследователи препарировали мозг собирателей и измерили экспрессию генов с помощью секвенирования РНК, они обнаружили различия между двумя группами в экспрессии генов, связанных с передачей сигналов нейротрансмиттеров и метаболизмом. Увидев эти результаты, они задались вопросом, повлияет ли манипулирование уровнем дофамина в мозге на поведение собирателей в полевых условиях.
Они решили изучить новый набор из девяти колоний в Аризоне. В каждой из этих колоний они лечили некоторых товарищей по гнезду дофамином, а некоторых - контрольным раствором. Они раскрасили муравьев по группам краской.
«Я ходил в колонию и собирал муравьев-фуражиров сразу после того, как они покидали гнездо», - говорит Фридман. «Затем я отвозил их обратно в лабораторию, клал на лед, чтобы замедлить, и раскрашивал им головы, чтобы знать, к какой группе они принадлежат. Затем я капал им в рот дофамин или контрольный раствор и забирал обратно. в свои колонии."
На следующий день после введения исследователи заметили, что муравьи, получавшие дофамин, совершали больше походов за пищей, чем их товарищи по гнезду, получавшие контрольную дозу. Они также обнаружили, что колонии, пораженные дофамином, оказались более чувствительными к влажности, больше кормились в более душные дни и оставались дома в более засушливые дни..
Чтобы проверить свои результаты, команда повторила эксперимент, но добавила группу, получавшую 3-йод-тирозин, химическое вещество, которое ингибирует дофамин. Они увидели обратный эффект: ингибитор синтеза дофамина заставил обработанных муравьев меньше кормить.
"Увеличение дофамина в мозгу собирателя, по-видимому, увеличило добычу пищи отдельными муравьями. Это подтверждает идею о том, что поведенческие различия между товарищами по гнезду могут быть связаны с различиями в уровне дофамина в мозге, - говорит Фридман. - Мы знаем, что индивидуальный риск, которому подвергаются собиратели, связан с коллективным принятием решений всей колонией, там еще многому можно научиться."
В будущих исследованиях Фридман и его команда планируют изучить эффекты молекул, связанных с дофамином, чтобы увидеть, являются ли полученные ими результаты специфичными для дофамина. Они также планируют наблюдать за другими муравьиными колониями в различных средах обитания, чтобы увидеть, как различные условия окружающей среды влияют на поведение при поиске пищи.
«Очень увлекательно проверять наши прогнозы в полевых условиях, а не в лаборатории», - говорит Фридман. «Удивительно видеть животное в его эволюционировавшей среде обитания. Несмотря на проблемы, связанные с необходимостью ехать в Аризону и бросать муравьев в жидкий азот, все это - оно того стоит».