Никотин ускорил обучение шмелей

Многие растения для защиты от травоядных животных и патогенов производят вторичные метаболиты, которые могут быть токсичными в высоких концентрациях, например терпены и алкалоиды. Теоретически, в случае энтомофильных растений это является противоречием: метаболиты ограничивают активность насекомых-опылителей, от которых зависит размножение покрытосеменных. Вместе с тем данных о полной «токсической» отмене опыления не существует. Кроме того, известно, что такие вещества могут оказывать на беспозвоночных психостимулирующий эффект. Так, под воздействием естественного кофеина пчелы опыляют кофе и цитрусы в три раза лучше, чем при обработке сахарозой.

В новой работе зоопсихологи из Великобритании проверили эту гипотезу для диетического никотина — помимо табака, этот алкалоид продуцируется в баклажанах, томатах и других растениях. Авторы провели два эксперимента на шмелях Bombus terrestris. На первом этапе особи могли в произвольном порядке кормиться на искусственных цветах, покрытых только раствором сахарозы или сахарозой с добавлением никотина в объеме 1, 2,5 или 50 миллионных долей. Предпочтения каждого насекомого оценивали в индивидуальном порядке в рамках ста сессий. Результаты показали, что шмели чаще выбирали цветы с низким содержанием никотина, игнорировали со средним и избегали с высоким.

Затем ученые выяснили, влияет ли никотин на скорость ассоциативного научения. Чтобы сформировать обусловленный рефлекс, на синие цветы наносили воду, а на фиолетовые — сахарозу или сахарозу с разной долей никотина. После того, как насекомые начали чаще выбирать фиолетовые цветы, авторы поменяли цвета местами и исключили никотин и воду из эксперимента, оставив подкрепление только на «хороших» (синих) растениях. Это временно нивелировало предпочтения насекомых, однако шмели, в тренировках которых ранее использовалась сахароза со средней дозой никотина (2,5 миллионных доли), быстрее «вспомнили» пользу фиолетовых цветов, подкрепление на которых теперь отсутствовало.

Любопытно, что высокая доза никотина, напротив, замедляла обратное научение. Причем точность при выборе цвета слабо зависела от подкрепления, сохраняя сравнительную стабильность, что, по-видимому, может указывать на индивидуальные особенности каждого насекомого. По мнению исследователей, результаты подтверждают, что диетический никотин может стимулировать опылительную активность шмелей через научение. Молекулярный механизм такого эффекта остается неясным. Предполагается, что с поступлением в организм никотин увеличивает ацетилхолиновую сигнализацию нейронов, чем усиливает ассоциацию между вознаграждением и цветами определенного вида.

Подробности работы представлены в журнале Scientific Reports.

Ранее ученые натренировали шмелей игре в футбол и обнаружили у них примитивные эмоции.