EgyébSzerző: index 1 órával ezelőtt 8 percnyi olvasás
A különböző méhfajok másképp látják a világot.
A méhek látásáról sokáig egyetlen faj jelentette a kutatások egyik legfontosabb viszonyítási pontját. A háziméh hímjei, vagyis a herék rendkívül kifinomult látórendszerrel rendelkeznek, amely lehetővé teszi számukra, hogy a párzási repülések során kiszúrják a királynőket. Miközben a rovarok apró szemei első pillantásra alig különböznek egymástól, a háttérben egészen eltérő megoldások rejlenek. Egyes fajok a látásélességre, mások a fényérzékenységre helyezik a hangsúlyt, és olyan is akad, amely másféle optikai felépítéssel éri el a hasonlóan lenyűgöző teljesítményt.
A méhek világa ráadásul sokkal változatosabb annál, mint amit a háziméh jól ismert, hatalmas kolóniái alapján gondolnánk. A világon több mint 20 ezer méhfaj él, és a legtöbbjük magányosan tölti életét. Ezeknek az egyedeinél nincs mögöttük egy egész kolónia, amely a feladatok egy részét elvégezné: maguknak kell táplálékot találniuk, párt keresniük és a fészkeiket ellátniuk. Ehhez pedig a látásuknak is alkalmazkodnia kell az életmódjukhoz.
Egy új kutatás pedig éppen arra világított rá, hogy a ritkábban vizsgált, magányosan élő méhek közül több is felülmúlta a háziméheket bizonyos látási képességekben, köztük a szemük által alkotott képek élességében is. A felfedezés azonban nem csupán a méhek biológiájáról árul el többet. A kutatók szerint az eltérő evolúciós megoldások a természet ihlette technológiák fejlesztéséhez is ötleteket adhatnak, például kompakt vizuális érzékelők vagy önállóan működő robotok tervezéséhez.
A méhek látásának kutatásában több mint egy évszázadon át a háziméh, vagyis az Apis mellifera volt az egyik legfontosabb vizsgált faj. Különösen a hímek, a herék szemei keltették fel a kutatók figyelmét. Ezek a méhek a párzási repülések során keresik a királynőket, ehhez pedig rendkívül érzékeny látórendszert fejlesztettek ki. Olyan apró, mozgó tárgyakat is képesek érzékelni, amelyek látszólag szinte eltűnnek a távolban. A kutatások szerint a herék olyan objektumokra is érzékenyek, amelyek látószöge kisebb, mint fél fok.
Hogy ez mit jelent emberi léptékben? A kutatók hasonlata szerint nagyjából olyan, mintha valaki több mint 250 méterről is észrevenne egy embert.
A háziméh hímjeinek látása ezért sokáig valamiféle mércének számított. A most bemutatott kutatás azonban azt mutatja, hogy a méhek vizuális képességeinek megértéséhez nem érdemes néhány jól ismert fajra korlátozni a figyelmet.
A méhek rendkívüli sokféleséget mutatnak mind életmódjukban, mind testméretükben, mind ökológiai szerepükben. Egyes fajok nyílt környezetben élnek és táplálkoznak, mások sűrű növényzetben keresik fel a virágokat. Olyanok is vannak, amelyek hajnalban, alkonyatkor, sőt éjszaka, gyenge fényviszonyok között aktívak. Ez a változatosság adta a kutatók egyik legfontosabb kérdését, vagyis az, hogy mégis hogyan alkalmazkodtak a méhek szemei az ennyire különböző életmódokhoz és látási követelményekhez?
Az egészen biztos, hogy összetett szemekkel látják a világot. Ezek a szemek több ezer apró lencséből állnak, és elsődleges eszközeik a tájékozódásban, a virágok megtalálásában, illetve a fontos tereptárgyak felismerésében. Az új kutatásban nappal aktív méhfajokat vizsgáltak, és arra jutottak, hogy még a kívülről hasonlónak tűnő szemek is egészen eltérő módokon képesek lenyűgöző vizuális teljesítményt nyújtani.
A kutatók több különböző méhfaj látórendszerét hasonlították össze. Az eredmények jól mutatják, hogy az evolúció nem feltétlenül egyetlen tökéletesnek tekinthető szemfelépítés felé halad. A hím rajzos pelyhesméh (Anthidium manicatum) napjának jelentős részét területe őrzésével, valamint riválisai és lehetséges párjai üldözésével tölti a levegőben. Ehhez különösen fontos számára, hogy a gyorsan mozgó tárgyakat minél élesebben érzékelje.
Ez a faj a kutatók szerint a látásélességet a végletekig fokozza. Rendkívül kicsi fotoreceptorokkal rendelkezik, amelyek csökkentik az optikai elmosódást. A fotoreceptorok a szem fényérzékeny érzékelői, amelyek a beérkező fényt elektromos jelekké alakítják. A rajzos pelyhesméh tehát a kisebb érzékelők segítségével igyekszik megőrizni a kép élességét.
A háziméh hím tagjai ezzel szemben más megoldást választottak. Nagy lencséket fejlesztettek ki, amelyek elsősorban a fényérzékenységet maximalizálják. Ez különösen hasznos lehet a párzási repülések során, amikor a méhnek apró, mozgó objektumokat kell észlelnie.
A két faj tehát eltérő módon közelíti meg a látás problémáját: az egyik az optikai elmosódás csökkentésével, a másik a fényérzékenység növelésével.
A kutatás egyik meglepő szereplője az ausztrál kékcsíkos méh, az Amegilla nemzetség egyik képviselője. Ez a méh sem a háziméh heréire jellemző hatalmas szemekkel, sem a pelyhesméh rendkívül apró fotoreceptoraival nem éri el a hasonló látási teljesítményt. Mégis képes apró tárgyakat érzékelni és éles képeket látni. A kutatók szerint az Amegilla ezt az optikai kialakítás és a vizuális mintavételezés eltérő kombinációjával éri el, vagyis ugyanazt a látási eredményt egy másik, sajátos szemfelépítéssel biztosítja.
A szem anatómiája önmagában megmutatja, hogyan épül fel egy látószerv, de nem feltétlenül árulja el, hogy az mennyire jól működik. Ezért a kutatók nem elégedtek meg a szemek felépítésének vizsgálatával, élő méhek egyedi fotoreceptorainak működését is közvetlenül rögzítették. Ehhez üveg mikroelektródákat használtak, amelyeknek a hegye mindössze néhány tíz nanométer széles volt. Ez több ezerszer vékonyabb egy emberi hajszálnál. A módszer lehetővé tette, hogy a vizsgált fajok esetében első alkalommal megmérjék az egyes sejtek által kibocsátott apró elektromos jeleket, miközben a méheknek egy számítógépes kijelzőn apró tárgyakat mutattak. A kutatás így nem csupán azt vizsgálta, hogy milyen a méhek szeme, hanem azt is, hogy az egyes érzékelők ténylegesen milyen teljesítményt nyújtanak.
A kísérletek egyik legváratlanabb eredménye mint azt már feljebb is taglaltuk, az ausztrál kékcsíkos méhhez kapcsolódott. Hiszen ez a viszonylag apró méh nem rendelkezik a háziméh hatalmas szemeivel, ennek ellenére fotoreceptorai hasonló szintű érzékenységet mutattak. Első pillantásra ez persze ellentmondásosnak tűnhet, mivel ha a két méh szeme ennyire eltérően épül fel, mégis hogyan képesek hasonló vizuális teljesítményt nyújtani? A válasz a kutatók szerint az, hogy
az evolúció nem egyetlen ideális tervrajz alapján dolgozik.
A különböző fajok különböző kombinációkkal érkezhetnek el hasonló eredményhez. Az optikai kialakítás, a fotoreceptorok szerkezete és a vizuális mintavételezés együtt alakítja, hogy egy méh mennyire érzékenyen és élesen látja a világot.
A kutatók szerint emellett az eredmények megmutatják azt is, hogy miért fontos a méhek szélesebb körének vizsgálata. Ha csak néhány jól ismert fajt tanulmányozunk, könnyen azt hihetjük, hogy az általuk használt megoldások általánosak a méhek között. A különböző, ritkábban kutatott fajok azonban egészen más alkalmazkodási stratégiákat mutathatnak. Ezek vizsgálata segíthet jobban megérteni, hogyan fejlődtek ki az érzékszervek, és milyen különböző megoldásokat hozott létre az evolúció.
Ez pedig nem kizárólag a látásra vonatkozik. Más tulajdonságok esetében is fontos lehet, például annak megértésében, hogyan reagálnak a méhek olyan környezeti stresszhatásokra, mint a hőség vagy a növényvédő szereknek való kitettség.
Az ausztrál méhfaj például rezgéses beporzó, vagyis képes megrezegtetni a virágokat, hogy azokból felszabadítsa a pollent. Ezt a módszert a háziméhek nem képesek alkalmazni. A tulajdonság miatt a kékcsíkos méh potenciálisan értékes beporzója lehet bizonyos növényeknek, például az ausztráliai paradicsomnak. Ausztráliában ugyanis a poszméhek természetes körülmények között nem őshonosak.
A különböző evolúciós megoldások a kutatók szerint a mérnökök számára is hasznos ötleteket adhatnak. A kamerák, robotok és önállóan működő járművek tervezői sok tekintetben ugyanazzal a problémával találkoznak, mint a méhek, vagyis hogy miként lehet elegendő vizuális információt begyűjteni úgy, hogy az érzékelők közben kicsik, hatékonyak és megfizethetők maradjanak?
A most bemutatott tanulmány emiatt is különös jelentőségű, ugyanis a méhek és más rovarok már korábban is fontos inspirációt jelentettek a mesterséges látórendszerek fejlesztésében. A kutatók egy korábbi munkájuk során olyan számítógépes modelleket fejlesztettek, amelyek a rovarok célpontmozgás-feldolgozásán alapultak. Ezek a modellek a kutatók szerint ugyanolyan ellenállónak bizonyultak, mint más mérnöki megoldások, miközben jelentős előnyöket mutattak a feldolgozás hatékonyságában.
A modelleket később egy autonóm roboton is alkalmazták. A robot természetes környezetben képes mozgó célpontokat követni, a fejlesztéseket pedig drónokra is átültették. Mindez azonban nem biztos, hogy még sokáig a tudósok lehetőségére lesz, ugyanis a méhek sokféleségének világszerte tapasztalható csökkenése komoly kockázatot jelent.
Nemcsak magukat a fajokat veszíthetjük el, hanem azokat az egyedi evolúciós újításokat is, amelyek kifejlődéséhez több millió évre volt szükség.
Nem véletlen, hogy az egyik faj a nagy lencsékre, másik az apró fotoreceptorokra, harmadik pedig az optikai felépítés és a vizuális mintavételezés sajátos kombinációjára támaszkodik. És bár ezek a megoldások nem feltétlenül látványosak kívülről, mivel a méhek szemei hasonlónak tűnhetnek, a bennük rejlő működés azonban egészen eltérő lehet.
A biodiverzitás megőrzése tehát nemcsak az ismert fajok fennmaradása miatt fontos, hanem azoknak a különleges alkalmazkodásoknak a megőrzése is számít, amelyeket még csak most kezdünk megérteni – és amelyek akár a jövő technológiáinak fejlesztését is inspirálhatják.
(Borítókép: Az Anthophora Montana nevű méh közelképe a Colorado állambeli Rocky Mountain Nemzeti Parkban. Fotó: Smith Collection / Gado / Getty Images)
Napi