Invoering:

Dieren staan ​​voor de uitdaging om voedsel te vinden om te overleven in onzekere en dynamische omgevingen. Hoewel sommige dieren afhankelijk zijn van aangeboren gedrag, hebben anderen het vermogen om hun foerageerstrategieën te optimaliseren door te leren en zich aan te passen. In deze studie onderzochten we het vermogen van een fascinerend modelorganisme, de worm Caenorhabditis elegans, om zijn foerageergedrag te leren en te verbeteren op basis van sociale signalen van zijn soortgenoten.

Materialen en methoden:

We hebben experimenten uitgevoerd met behulp van gecontroleerde laboratoriumomgevingen met individuele wormen en sets van genetisch gelabelde cohorten. Met behulp van microfluïdische apparaten hebben we scenario's gemaakt waarin wormen twee verschillende bacteriële voedselplekken tegenkwamen, elk met verschillende kwaliteiten (voedingswaarde, dichtheid). Door het bewegings- en voedingsgedrag van de wormen te analyseren, hebben we hun foerageervoorkeuren gemeten.

Experimenteel ontwerp:

Het experiment bestond uit twee groepen:een ‘ervaren’ groep en een ‘naïeve’ groep. In de ervaren groep mochten wormen communiceren en leren van een groep met het label 'leraren'. De leraren hadden eerdere ervaring met foerageren in dezelfde omgeving en hun gedrag werd geregistreerd en geanalyseerd om hun foerageerstrategieën te identificeren. De naïeve groep bestond daarentegen uit wormen die geen eerdere ervaring of sociale interactie hadden.

Leren en adaptief gedrag:

We ontdekten dat wormen in de ervaren groep significant betere foerageerprestaties vertoonden vergeleken met de naïeve groep. Door hun bewegingspatronen te analyseren, hebben we vastgesteld dat ervaren wormen efficiënter waren in het schakelen tussen voedselplekken wanneer ze te maken kregen met veranderende omgevingsomstandigheden. Ze bleven langer op de voedselpleister van hogere kwaliteit en schakelden sneller over als de voedingswaarde van de pleister daalde.

Sociale invloed:

Uit verder onderzoek bleek dat het verbeterde foerageergedrag van de ervaren wormen rechtstreeks werd beïnvloed door sociale signalen van de leraren. Wanneer ze werden geconfronteerd met dubbelzinnige omgevingen waar beide voedselplekken even aantrekkelijk leken, hadden ervaren wormen de neiging de foerageerkeuzes van de leraren te imiteren. Dit suggereert dat wormen succesvolle foerageerstrategieën van hun soortgenoten kunnen leren en overnemen, waardoor hun overlevingskansen worden vergroot.

Mechanismen en evolutionaire betekenis:

Onze studie bracht de geavanceerde sociale leervaardigheden van C. elegans aan het licht, een organisme dat eerder werd erkend vanwege zijn eenvoudige neurale circuits. Het opmerkelijke vermogen van de wormen om hun foerageergedrag aan te passen als reactie op sociale signalen biedt een kijkje in de evolutie van leren en aanpassing in complexe natuurlijke omgevingen. Het begrijpen van de mechanismen die ten grondslag liggen aan dit sociale leergedrag kan waardevolle inzichten opleveren in de cognitieve capaciteiten en het adaptieve karakter van zelfs de eenvoudigste organismen.

Conclusie:

Onze bevindingen tonen aan dat wormen van hun soortgenoten kunnen leren om hun foerageergedrag te optimaliseren. Door hun reacties aan te passen op basis van sociale signalen, zijn wormen beter toegerust om door onvoorspelbare omgevingen te navigeren, wat voordelen kan opleveren op het gebied van fitheid en overleving. Dit onderzoek draagt ​​bij aan ons begrip van sociaal gedrag en intelligentie bij wormen, waardoor de horizon van onze kennis over leren en aanpassing in de natuurlijke wereld wordt verbreed.