Пустынная саранча известна своими опустошительными стаями. Однако они не всегда живут стаями – они переключаются между «одинокой» фазой жизни и стадной «стадной» фазой. Эти две фазы сильно различаются по внешнему виду, поведению и образу жизни.
Новое исследование университетов Лестера, Сассекса и Кембриджа изучает, как саранча ассоциирует запахи с питательной или токсичной пищей. Исследование, опубликованное в журнале Current Biology, было поддержано Португальским фондом науки и технологий (FCT), Фондом Шампалимо, Королевским обществом, Советом по исследованиям в области биотехнологии и биологических наук (BBSRC) и Leverhulme Trust.
Одиночная саранча полагается на камуфляж, чтобы избежать хищников, и избегает поедания ядовитых растений; но стадная саранча поедает эти растения, чтобы «пропитать» себя токсинами и отпугнуть хищников. Переход к стадному поведению, который происходит, когда одиночные саранчи собираются вместе в толпу, завершается в течение нескольких часов.
Д-р Свидберт Отт из Университета Лестера сказал: «Саранча должна считать токсичную пищу« плохой », пока она живет в одиночестве, но« хорошей », когда она находится в стае, что заставило нас задуматься, как роящаяся саранча узнает, что« плохая – это новое ». хороший’?"
Такое исследование важно, поскольку оно позволяет по-новому взглянуть на то, как животные могут быстро переключаться между совершенно разными стилями жизни, адаптированными к разным условиям.
«Наше исследование показывает, как животные, которые претерпевают глубокие изменения в своем образе жизни, также адаптируют свои способности к обучению и памяти, чтобы справиться с новой средой, в которой они оказались», – говорит доктор Джереми Нивен из Университета Сассекса.
Доктор Патрисио Симоэс, который проводил эксперименты в рамках своей докторской диссертации в Кембриджском университете и в программе нейробиологии Шампалимо, объясняет: «Когда мы представили одиночных саранчовых с незнакомым запахом вместе с токсичной пищей, они назвали ее отвращением (” плохое ‘) значение. Но если саранча находится в толпе и начинает превращаться в стадную, она присваивает аппетитную («хорошую») ценность тому же запаху. С экологической точки зрения это имеет смысл, потому что, будучи стайной саранчой, она должна находить и есть токсичные растения, чтобы защититься от хищников.
"Затем мы спросили: если одинокая саранча уже узнала о запахе, а затем оказалась в толпе, что будет с ее воспоминаниями??
Может ли он переключить значение, которое он присвоил запаху, или, точнее, переполнение изменяет значение предыдущего воспоминания с отталкивающего на аппетитное?? Мы обнаружили, что саранча не может этого сделать: она застряла в ценности своих уже приобретенных воспоминаний. Однако поразительно, что мы обнаружили, что саранча в этот переходный период также не может формировать какие-либо новые неприятные воспоминания, в то время как они все еще могут формировать новые аппетитные воспоминания.
"Затем мы смоделировали контекст, в котором происходит переключение на режим роения в полевых условиях. Мы показываем, что этот простой избирательный блок обучения отвращению позволяет саранче эффективно переучиваться, чтобы научиться тому, что тот же запах, который указывал на «плохо», теперь указывает на «хорошо»."
Как доктор.
Отт объясняет: «Пустынная саранча собирается в стаи, когда у нее заканчивается еда – скученность вызвана голодом и конкуренцией за последние несколько растений в пустыне. Они довольно отчаялись, когда переходят в стадную фазу, поэтому они дадут ядовитым растениям еще одну попытку. И поскольку они больше не могут формировать неприятные воспоминания, любая еда теперь полезна, и они формируют новую “ правильную ” аппетитную память с запахом. Вот как они переучиваются есть ядовитые растения.
Было бы здорово провести этот эксперимент в полевых условиях, но это было бы довольно сложно."
Доктор Нивен добавляет: «Поскольку недавно скопившаяся саранча не формирует воспоминаний о токсинах, которые они проглатывают, все, что они помнят, это приятная сторона того, что они ели, и они игнорируют токсин.
Таким образом, запах, ранее связанный с токсином, может стать приятным.
"Предлагаемые нами изменения в обучении и памяти не требуют от саранчи понимания того, что с ними происходит – они просто должны питаться и формировать ассоциации."
Исследование напоминает работу русского физиолога Ивана Павлова, который изучал слюноотделение собак в ожидании еды. Павлов звонил в звонок каждый раз, когда угощал собаку.
После нескольких «тренировок» одного звонка в колокольчик было достаточно, чтобы у собаки пошла слюна, так как звук колокольчика стал ассоциироваться с получением еды.
Ученые дрессировали саранчу так же, как Павлов дрессировал свою собаку, за исключением того, что в опытах Павлова колокольчик заменяет незнакомый запах: они мягко обдували сдержанную саранчу ванильным или лимонным запахом, пока кормили ее искусственной пищей с ложечки.
После тренировки исследователи «спросили» саранчу: вы предпочитаете запах ванили или запах лимона?. "Мы ходим саранчой на палочке, которая раздваивается на две руки: одна рука пахнет лимоном, другая – ванилью.
Итак, саранча должна определиться: я предпочитаю ваниль или лимон?. Без дрессировки саранча любит ваниль больше, чем лимон. Но если вы сочетаете питательную пищу с лимоном во время тренировки, они перейдут к лимону.
А если дрессировать одиночную саранчу ядовитой пищей и ванилью, они тоже пойдут на лимон."
Новые результаты показывают, что мозг решает проблемы не «в вакууме», а во взаимодействии с окружающей средой.
«Простое скопление саранчи не изменит ее мнения о том, что запах« плохой », – говорят авторы:« Сначала мы подумали, что это довольно глупо, теперь саранче должен понравиться запах. Но даже мы, люди, изо всех сил пытаемся забыть о пищевом отравлении, хотя знаем, что следующий прием пищи в порядке.
Саранча не действует в вакууме, она обитает в пустыне. И в тех обстоятельствах, когда им необходимо переоценить «значение» запаха, требуется лишь простая модификация правил, по которым они учатся: отключите обучение «плохо», но продолжайте учиться «хорошо», и саранча сможет переучиваться.
"Так что маленький мозг с простыми правилами имеет большое значение, если вы позволите ему взаимодействовать с окружающей средой."