Медоносные пчелы, как и люди, умеют определять время.
"Первое упоминание о том, что мы подозреваем об этом, относится к 1900-м годам", - говорит Мануэль Джаннони-Гузмана, нейробиолог из Университета Вандербильта, изучающий чувство времени. "Был один немецкий психиатр, который сидел в своем саду и завтракал. И каждый день прилетали пчелы, которые прилетали за его вареньем. Он заметил, что пчелы прилетали даже в те дни, когда у него не было еды".
Менее понятно, как они это делают. Пчелы - высокосоциальные животные, у них множество различных профессий. Некоторые кормовые пчелы покидают улей каждый день, в то время как другие живут большую часть своей жизни в темном, теплом помещении. И все они, похоже, работают по одним и тем же часам. Согласно новому исследованию Джаннони-Гузмана, отчасти это объясняется тем, что пчелы определяют время по температуре самого улья.
После первой записи пчелиного расписания энтомологи поняли, что учет времени является важной частью того, как пчелы собирают пищу. Цветы не просто постоянно выделяют нектар - некоторые из них могут усиленно выделять сок по утрам, а другие становятся сладкими после полудня.
"Если вы медоносная пчела, вы можете отправиться на каждый цветок, потратить много энергии и, возможно, получить немного нектара, если вам повезет и вы попадете в то время, когда цветок открыт", - говорит Джаннони-Гузмана. "Но можно сделать и другое - узнать, в какое время суток эти цветы выделяют больше всего нектара, и воспользоваться этим".
Внутренние часы нужны не только для составления расписания: пчелы используют расположение солнца, чтобы перемещаться от цветка к цветку, а для этого им необходимо знать время суток. Известно, что рабочие пчелы даже сообщают о местонахождении первоклассных источников пищи с помощью так называемого "танца виляния" - серии танцевальных шагов, которые намечают маршрут полета в зависимости от положения солнца. Танцовщица обладает настолько точными часами, что с течением времени она обновляет свой танец с учетом движения солнца.
"Их мозг похож на солнечные часы, - говорит Джаннони-Гузмана.
Циркадные часы настолько важны, что, возможно, даже находятся в центре кризиса биоразнообразия. Исследование, проведенное в прошлом году, показало, что неоникотиноиды, распространенный класс пестицидов, связанный с сокращением численности опылителей, нарушают внутренние часы пчел и нарушают их кормление и сон. (Джаннони-Гузмана также была одним из авторов этого исследования).
Вопрос в том, что определяет время? Очевидный ответ - дневной свет, но это еще не вся история.
Глубоко внутри улья очень мало света, и все же пчелы, живущие там, работают в том же ритме, что и их сестры, которые выходят во внешний мир.
"Хорошо известно, что свет - не единственный сигнал, который приводит в движение часы", - говорит Гай Блох, изучающий эволюцию и механизмы социального поведения насекомых в Еврейском университете Иерусалима. В его работах уже высказывалось предположение, что пчелы также используют социальные сигналы для синхронизации, или "увлечения", своих циркадных ритмов: пчелы в центре улья реагируют на вибрации и даже дыхание фуражиров. "Это одна из вещей, которая делает температурное увлечение более интересным. Другое дело, что колония медоносных пчел считалась очень стабильной средой".
Пчелы тщательно регулируют внутреннюю температуру в улье на уровне около 95 градусов по Фаренгейту, и всего несколько градусов разницы могут привести к проблемам в развитии личинок. Но, как показывает новое исследование, температура во внешних камерах гнезда все же колеблется.
Большинство экспериментов проводилось в период с 2012 по 2015 год, когда Джаннони-Гузмана был аспирантом в Университете Пуэрто-Рико. Там он и несколько его соавторов встроили в ульи температурные мониторы. Внутри они обнаружили не только температурные циклы, но и циклы, которые не всегда совпадали с внешним воздухом, что говорит о том, что пчелы создают свой собственный суточный ритм.
После этого они перевели отдельных пчел-кормилиц в новый температурный цикл, сдвинув пики и долины примерно на 6 часов назад, что напоминает тепловой джетлаг. Проблема, по словам Джаннони-Гузмана, заключалась в количественной оценке этих изменений. "Обработка 18-месячных температурных данных была очень сложной задачей, и до недавнего времени у нас не было программных инструментов для проведения качественной количественной оценки. Пандемия заставила нас взяться за дело и сказать: "У нас есть все эти данные, как мы можем их визуализировать?".
Обратившись к набору данных пять лет спустя, команда увидела, что многие пчелы приспособились к новому графику, став активными в жару и спящими в холод. Но примерно половина пчел никак не отреагировала на это, продолжая спать и бодрствовать, как и раньше. Возможно, перепады температуры были недостаточно сильными для некоторых пчел, или у них просто не было достаточно времени для адаптации.
В исследовании рассматривались только кормовые пчелы, но Джаннони-Гузмана говорит, что он хочет изучить, подвержены ли пчелы-кормилицы также колебаниям температуры, когда они перемещаются по гнезду.
Эта потенциальная изменчивость, говорит Блох, говорит о том, как мало мы еще знаем о социальной жизни пчел и их часах. "Мы знаем, что социальные организации важны, мы знаем, что температура важна для фуражиров. И мы знаем, что солнечный свет важен. Вопрос в том, чтобы попытаться понять взаимосвязь между всеми этими факторами".
"Это имеет много последствий для других систем - это говорит нам что-то о взаимодействии социальных факторов и циркадных часов, о которых мы почти ничего не знаем. Но это граница".