Dodatno

Superorganizam – Pčele

Izgubljeni potomci koji su mučili Čarlsa Darvina 1

25. 11. 2009. / 18.15

Izgubljeni potomci koji su mučili Čarlsa Darvina

Piše: Ivan Umeljić

Ničeova tvrdnja da je "ludilo retkost kada su u pitanju pojedinci, ali da po pravilu karakteriše grupe" ne važi za pčele. Tokom procesa reprodukcije pčelinje zajednice – rojenja, nekoliko hiljada jedinki donosi "grupnu odluku" o lokaciji budućeg staništa. Po pravilu ta odluka je uvek ispravna. Kao da ju je doneo jedan jedinstveni organizam.

Jedan od najpoznatijih bihevioralnih biologa današnjice Jirgen Tac, u svojoj nedavno objavljenoj knjizi Buzz about Bees: Biology of Superorganism (Springer, 2008) iznosi tezu o pčelinjoj zajednici kao superorganizmu. Pojam "superorganizam" nije novijeg datuma (lat. super – iznad, grč. organon – oruđe), a njegova istorija je pomalo komplikovana.

Skovao ga je 1911. godine američki entomolog Vilijam Morton Viler, koji se intenzivno bavio proučavanjem zajednica socijalnih insekata. Prema Vileru, svaki socijalni insekt (mrav, pčela, termit ili osa) jeste ćelija koja pripada nekom telu, odnosno organima koji "obavljaju" određene funkcije u organizmu.

Zanimljivo da je pedeset godina pre Vilera nemački pčelar i stolar Johan Mering izneo sličnu tezu o analogiji pčelinje zajednice sa složenijim organizmima: pčelinja zajednica je pojedinačno "biće" ekvivalentno nekoj životinji – kičmenjaku, gde sterilne pčele radilice predstavljaju organe neophodne za održavanje i varenje, dok matica i trutovi reprezentuju ženski i muški polni organ.

Kao i većina socijalnih insekata iz reda opnokrilaca (mravi, pčele i ose), i medonosne pčele žive u zajednicama koje se sastoje uglavnom od ženki podeljenih u dve kaste. Nekoliko desetina hiljada sterilnih radilica čini zasebnu kastu snažno integrisanu sistemom komunikacije i podelom rada, dok se druga kasta sastoji samo od jednog člana – matice, jedine reproduktivno sposobne ženke u koloniji. Tokom proleća i leta u pčelinjoj zajednici boravi i nekoliko stotina mužjaka – trutova. Sve u svemu, na vrhuncu snage oko 50.000 jedinki.

Popularna predstava pčelinje košnice kao jednog organizma sa organima privukla je više društvene teoretičare nego biologe, pa su razne stvari posmatrane kao superorganizmi, kao, na primer, gradovi. Sa razvojem sociogenetike biološki koncept superorganizma doživeo je krah; naime, shvatilo se da članovi jedne zajednice socijalnih insekata ne dele iste gene. Biolozi su se fokusirali na ponašanje jedinki, a glavno pitanje je glasilo: Kakvu prednost ima jedinka ukoliko se "odrekne" svog potomstva i preuzme brigu o svojim sestrama?

To pčele radilice upravo i čine – "odriču" se svog potomstva zarad brige o tuđem. Isti problem mučio je svojevremeno i Darvina, jer se altruističko ponašanje pčela nikako nije uklapalo u teoriju evolucije. Kako objasniti da prirodna selekcija favorizuje altruizam ako se nosilac ove osobine ne reprodukuje?

Izgubljeni potomci koji su mučili Čarlsa Darvina 2
Pčelinje gnezdo

Darvin je čak jednom prilikom izjavio da "ukoliko ne odgovori na ovaj problem, može da odbaci čitavu teoriju". Ipak, našao je rešenje: jedinica selekcije neće biti jedinka, već grupa. Tokom druge polovine XX veka evolutivni biolozi bili su usredsređeni na gene kao jedinicu prirodne selekcije, a Vilerov pojam superorganizma niko nije previše ozbiljno shvatao.

Konačno, sedamdesetih godina prošlog veka Bert Hoeldobler i Edvard Vilson "pomirili" su ova dva koncepta. Naime, geni koji "nose" korisne osobine favorizuju se, ali oni ne "idu" sami, već u velikim grupama sa mnoštvom drugih gena. Svi oni zajedno sadržani su u nekoj jedinki. Jedinke koje se najbolje adaptiraju favorizuju se zajedno sa celim raznovrsnim skupom svojih gena. Ali, pošto ove jedinke egzistiraju u populacijama, čije su osobine determinisane interakcijom među jedinkama, i one su takođe jedinice selekcije. Sve u svemu, prema Hoeldobleru i Vilsonu, prirodna selekcija "operiše" na više nivoa, od kojih je najviši cela populacija – superorganizam.

Slično tome, prema Tacovoj interpretaciji, u pčelinjoj zajednici susrećemo se sa kompleksnim sistemom koji, kao i mnogo jednostavniji sistemi, predstavlja sredstvo za prenošenje genoma; čak i u jednom ovako prefinjenom "pakovanju" genom "teži" istom cilju kao i molekuli u prvobitnoj toploj barici (Darvinov termin), naime, da njihova proliferacija bude uspešnija od suparnikove. Staru Meringovu metaforu o pčelinjoj zajednici kao kičmenjaku Tac je doveo do ekstrema – pčelinja zajednica je ekvivalentna ne samo kičmenjacima već zapravo sisarima. Iako na prvi pogled ovakva tvrdnja može zvučati neubedljivo, nekoliko upadljivo sličnih karakteristika govori potpuno suprotno.

Prva na koju Tac ukazuje je da sisari imaju veoma nizak nivo reprodukcije. Pčelinje zajednice tokom godine produkuju samo nekoliko matica – reproduktivnih jedinki. S obzirom na nepredvidiv smer kojim se događaju promene u okruženju, organizmima je "u interesu" da stvore što brojnije i raznovrsnije potomstvo, kako bi se pripremili za mnoge buduće nepredvidive scenarije. Međutim, ako se organizmi kroz evolutivni razvoj prilagode na brojne parametre iz životne sredine, pa čak počnu i da ih kontrolišu, postaće slobodniji od diktata koji im nameće spoljašnje okruženje i proizvodiće manje potomstva. I sisari i pčele pripadaju ovoj specijalnoj kategoriji živih bića.

Druga sličnost tela sisara i pčelinje zajednice može se naći u tome što ženke sisara proizvode pomoću specijalnih žlezda hranu (mleko) za svoje potomstvo, kao ženke pčela (matični mleč). Pčele negovateljice hrane larve matičnim mlečom koji same proizvode pomoću specijalnih žlezda. Sličan oblik ishrane "mladunaca" karakterističan je i za sisare. Doduše, larve pčela ne hrane se majčinim mlekom, već svojevrsnim surogatom koji proizvode njihove starije sestre.

Ima još sličnosti. Kod sisara, materica obezbeđuje potomstvu precizno kontrolisanu zaštićenu okolinu – medonosne pčele pružaju istu vrstu zaštite potomstvu: saće sa leglom u pčelinjem gnezdu predstavlja "socijalnu matericu".

Zatim, pčelinju zajednicu i sisare povezuje i temperatura – telesna temperatura sisara iznosi oko 36ºC, a medonosne pčele održavaju temperaturu oko 35ºC u zoni saća sa leglom. Životinje su sposobne da proizvedu toplotu metabolizirajući energetske supstance kao što su masti i ugljeni hidrati, ili preko mišićnih kontrakcija, što i mi činimo kada nam je hladno. Medonosne pčele zagrevaju sebe podrhtavanjem mišića za letenje. Leglo u pčelinjem gnezdu je ekstremno važan i osetljiv deo njihovog životnog prostora koji one kontrolišu sa čudesnom preciznošću.

Sisari sa svojim velikim mozgovima poseduju najveće saznajne sposobnosti od svih kičmenjaka, dok medonosne pčele poseduju visoko razvijene kapacitete za učenje i saznajne sposobnosti koje bacaju u zasenak neke kičmenjake. Pčele saopštavaju informacije o važnim lokacijama oko košnice kroz ritualizovane telesne pokrete koji se nazivaju "njihajući ples" (waggle dance). Pčele u košnici pažljivo prate takav "ples" učeći iz brzine plesanja udaljenost do izvora hrane, a iz ugla pod kojim se ples izvodi pravac leta u odnosu na pravac prema suncu. Obično se nekoliko ovakvih plesova odvija istovremeno unutar neke pčelinje zajednice.

Takozvana sociofiziologija pčela po mnogo čemu izuzetno podseća na fiziologiju sisara. O tome svedoče i analogne životne "strategije". S obzirom na osobine koje međusobno dele, nameće se pitanje: "Šta se dobija ovim skupom konvergentnih strategija?" Očigledno da ove osobine omogućavaju sisarima i pčelama značajan stepen nezavisnosti od spoljašnje sredine, nedostižan za većinu drugih organizama. Naravno, kada je reč o pčelama, nezavisnost se ne odnosi nužno na svaku jedinku ponaosob, već je ograničena na posebno ranjive stadijume životnog ciklusa superorganizma.

autor je filozof i urednik "Pčelarskog žurnala"

Izgubljeni potomci koji su mučili Čarlsa Darvina 3

Autor je filozof i urednik "Pčelarskog žurnala", novog moderno dizajniranog ilustrovanog časopisa za pčelarsku kulturu, koji se uz pčelarstvo, istoriju i praksu, bavi i naukom pčela.


Homeostaza

Svaki organizam kontroliše svoj unutrašnji milje, i da bi bio zdrav, u njemu mora "vladati" izvesna ravnoteža koja se održava putem niza regulatornih procesa. Regulacija se vrši kroz povratnu spregu koja se uspostavlja između unutrašnje i spoljašnje sredine. Volter Kenon (W. B. Cannon) je 1932. godine u svojoj knjizi Mudrost tela (The Wisdom of the body), skovao termin homeostaza (grč. homeostasis – ostati isti), koji opisuje sposobnost, ili još preciznije "tendenciju" organizma da obezbedi ravnotežu "unutrašnjih stanja".

Pčelinja zajednica, kao kompleksan biološki sistem sačinjen od više desetina hiljada neprekidno aktivnih jedinki, uvek je spremna da "reaguje" na nepredvidive promene u spoljašnjem okruženju. Homeostaza je prisutna na nivou telesnih funkcija svake pčele, dok socijalna homeostaza vlada na nivou čitave pčelinje zajednice.


Anatomija pčelinjeg grada

Izgubljeni potomci koji su mučili Čarlsa Darvina 4

Našu planetu nastanjuje više od 20.000 vrsta pčela, od toga samo devet pripada rodu medonosnih pčela (Apis). Osam vrsta medonosnih pčela živi u Aziji, dok je samo jedna – Apis mellifera prisutna u Evropi i Africi, mada je naknadno raširena po svim kontinentima.

U ranom periodu svog života matica izleće na sparivanje tokom kojeg se oplodi sa većim brojem trutova (prosečno 12) i tom prilikom ona je uskladištila spermatozoide za ostatak svog dugog života – pet godina pa i duže. Tokom godina ona svojim jajima daje ograničeno "sledovanje" spermatozoida i tako im omogućuje da pri prolasku kroz njene jajovode budu oplođena. Međutim, ne bivaju sva jaja oplođena. Neoplođena jaja razvijaju se u mužjake trutove, a oplođena u radilice, ili pod određenim specifičnim okolnostima u matice. Tokom proleća i leta, kada je u naponu snage, matica dnevno položi između 1000 i 2000 jaja, ili jedno do dva u minuti. Prevedeno na ljudske termine, to bi značilo rađati 20 beba svakog dana. Pored toga, ona izlučuje matični mandibularni feromon koji snažno utiče na ponašanje pčela.

Sve ostale poslove u zajednici obavljaju sterilne radilice koje tokom života prolaze kroz brojne bihevioralne stadijume. Na samom početku, one čiste ćelije saća, uključujući i onu iz koje su se upravo izlegle, a nakon nekoliko dana počinju da hrane larve mlečom. Desetog dana od izvođenja aktiviraće se specijalne voštane žlezde pčela i one će početi da izlučuju vosak koji koriste za izgradnju saća. Na sledećem stadijumu, radilice stare dve nedelje postaju stražarice koje ispituju sve pčele koje ulaze u košnicu i vode računa da neki uljez ne dospe u gnezdo. Pored stražarenja, mogu obavljati i ostale "kućne poslove": prihvatanje nektara, zatvaranje pukotina propolisom, lepezanje – kojim se pospešuje cirkulacija vazduha u staništu i sl. Poslednji posao koji jedna pčela tokom svog života obavlja jeste sakupljanje nektara, polena, smole (propolis) ili vode. Tokom leta, kada rade najintenzivnije, radilice žive između četiri i šest nedelja, dok takozvane "zimske pčele" mogu živeti duže od šest meseci.

Osnovna funkcija mužjaka – trutova – jeste da oplode maticu. Trutovi su izuzetno dobri i izdržljivi letači, imaju velike oči i veoma razvijeno čulo vida. Tokom toplih prolećnih i letnjih dana okupljaju se u malim "oblacima" na određenim lokacijama koje se nazivaju trutovske kongregacione zone i tu "čekaju" maticu kako bi je oplodili. Zanimljivo da se godinama, pa čak i decenijama, trutovske kongregacione zone pojavljuju na istom mestu.

Pčelinja zajednica živi u gnezdu, najčešće šupljini drveta ili stene, koje je ispunjeno voštanim saćem. Značaj koji gnezdo ima za pčele daleko prevazilazi ono što obično pada na um kada se pomene ova reč – sklonište konstruisano od materijala koji se može pronaći u neposrednom okruženju. Ono ne samo da predstavlja životni prostor, skladište hrane ili porodilište, već je i prva linija zaštite od patogena, baza informacija i telefonski sistem. Leglo se nalazi u centralnom delu saća, a u njegovoj neposrednoj blizini polen – glavni izvor amino-kiselina za pčele. Na periferiji saća pčele skladište med – zalihe ugljenih hidrata za zajednicu. Hrana je do te mere precizno raspoređena da se, kao što kaže Ričard Dokins, može govoriti o "zajedničkom stomaku" pčelinje zajednice. Polen, med, propolis i matični mleč – svojevrstan surogat majčinog mleka, čine deo kolektivnog odbrambenog antibakterijskog sistema zajednice. Relativno visoka temperatura u gnezdu (35ºC) reguliše se podjednako precizno kao i temperatura ljudskog tela (36ºC), iako pčela nije toplokrvna životinja, a informacije se, putem feromona i plesova, u toj meri uspešno prenose da zajednica podseća na organizam sa sopstvenim nervnim sistemom i čulima.

Iz istog broja

Superorganizam – Bakterije

Stanarsko pravo u ljudskom telu

Mirko Đorđević

Vreme nauke

Osam

S. B

Superorganizam – Planete

Kolika je Sunčeva porodica

Nikola Božić

Superorganizam – Zemlja

Telesna temperatura u svetu belih rada

S. Bubnjević

Svi brojevi na jednom mestu!>

Pogledajte arhivu