Een internationaal team van biologen en theoretisch fysici uit Dresden (Max Planck Institute for the Physics of Complex Systems), Cambridge, UK (Babraham Institute) en Athene (B.S.R.C. "Alexander Fleming") heeft deze paradox aangepakt met behulp van experimenten op papieren wespen. Papierwespen zijn sociale insecten die een maatschappelijke taakverdeling vertonen, waarbij sommige insecten gespecialiseerd zijn in foerageren en andere taken (werknemers), terwijl een enkel insect de koningin wordt die gespecialiseerd is in het produceren van nakomelingen.

Hoewel deze taakverdeling stabiel blijft gedurende het hele leven van de koningin, kunnen de overgebleven werksters, wanneer de koningin uit het nest wordt verwijderd of sterft, hun gedrag snel veranderen en een nieuwe koningin vestigen. Door dit gedrag dienen de papierwespen als een experimentele proeftuin om biologische plasticiteit te bestuderen.

Tijdens veldtochten naar de inheemse habitat van de wespen in Panama voerden de wetenschappers experimenten uit waarbij ze de koningin uit nestgemeenschappen verwijderden en vervolgens maten hoe de overgebleven werksters een nieuwe koningin herstelden.

In deze experimenten combineerde het onderzoek verschillende experimentele tools zoals video-opnames en gedetailleerde moleculaire profilering van de hersenen van de insecten om dit proces gelijktijdig te volgen op enorm verschillende ruimtelijke schalen van biologische organisatie om de wisselwerking tussen moleculaire processen en maatschappelijke interacties te onderzoeken.

"Het gebruik van sociale insecten om plasticiteit te bestuderen, gaf ons de unieke mogelijkheid om moleculaire, individuele en maatschappelijke processen in de loop van de tijd op het niveau van individuele insecten te relateren, iets wat niet haalbaar is bij het bestuderen van cellen in zoogdierweefsels", zegt dr. Solenn Patalano, die het onderzoek uitvoerde. experimenten.

Door gebruik te maken van theorie hebben de onderzoekers, onder leiding van Dr. Steffen Rulands, vervolgens de verschillende processen ontward die leiden tot de vestiging van een stabiele samenleving en het vermogen van arbeiders om een ​​nieuwe koningin te vestigen. Ze ontdekten dat papieren wespen een tegenwicht vormen voor de expressie van genen die koninginachtig gedrag veroorzaken met agressieve gevechten die dezelfde genen onderdrukken.

Uit hun berekeningen bleek dat deze samenlevingen hierdoor onderscheid kunnen maken tussen verschillende soorten verstoringen die het nest beïnvloeden:intrinsieke verstoringen beïnvloeden insecten onafhankelijk van elkaar en ze worden actief onderdrukt door de samenleving. Extrinsieke verstoringen raken de hele samenleving en de samenleving reageert plastisch.

"Het is fascinerend om te zien hoe deze samenlevingen erin slagen om processen die plaatsvinden op verschillende schalen te combineren om een ​​schijnbare paradox te overwinnen", zegt Adolfo Alsina, die het theoretische werk uitvoerde. De inzichten die zijn opgedaan met sociale insecten kunnen in de toekomst worden toegepast om plasticiteit in andere biologische systemen te begrijpen, zoals het herprogrammeren van cellen tot stamcellen in regeneratieve therapieën.

Het onderzoek is gepubliceerd in Cell Systems . + Verder verkennen

In duelleren met mieren die strijden om koningin, bepalen gedrags- en moleculaire aanwijzingen snel wie er zal winnen