Neurochemiczne, hormonalne i społeczne uwarunkowania ontogenezy zachowań agresywnych mrówek

Owady właściwie społeczne, do których zalicza się, między innymi, pszczoły i mrówki, stanowią specyficzną grupę owadów, które cechują się wysokim stopniem zaawansowania organizacji życia społecznego. Osobniki w kolonii dzielą się na osobniki płodne i bezpłodne (bądź mało płodne) określane jako robotnice. W trakcie życia robotnicy ma miejsce jej rozwój behawioralny, czyli modyfikacje zachowania pojawiające się jako funkcja jej wieku. Modyfikacje te mogą się pojawiać nie tylko w odpowiedzi na zewnętrzne czynniki środowiskowe, w tym także sygnały napływające ze środowiska społecznego, lecz również w wyniku oddziaływania czynników wewnętrznych, w szczególności neurochemicznych i hormonalnych. Rozwój behawioralny robotnicy obejmuje również zmiany w zakresie zachowań agresywnych: osobniki starsze są zwykle bardziej aktywne i agresywne niż osobniki młodsze. Celem niniejszej pracy było zbadanie wpływu, jaki na zachowania agresywne młodych robotnic mrówki ćmawej (Formica polyctena) wywierają wybrane czynniki neurochemiczne (amina biogenna oktopamina, u bezkręgowców uznawana zazwyczaj za funkcjonalny odpowiednik noradrenaliny), hormonalne (metopren, analog hormonu juwenilnego), a także wywodzące się ze środowiska społecznego (wielkość grupy społecznej). W badaniach zastosowano dwa testy behawioralne: test drażnienia głowy i dwójkowy test agresji, podczas którego badana robotnica była konfrontowana z młodą robotnicą należącą do innego gatunku. Analizowano w nich wpływ wieku robotnicy, wielkości grupy, w której przebiegał rozwój badanych robotnic podczas pierwszych trzech tygodni ich życia imaginalnego, chronicznego podawania oktopaminy w pokarmie oraz jednorazowego podania drogą przezoskórkową jednej z trzech zastosowanych dawek metoprenu. Robotnice, które podczas pierwszych trzech tygodni życia imaginalnego przebywały w stosunkowo dużych grupach (n = 50 osobników) były bardziej aktywne i bardziej agresywne niż robotnice z małych grup (n = 5 osobników). Zachowania obronne ujawniające się podczas testów drażnienia głowy doskonaliły się wraz z wiekiem robotnicy (w zakresie od 1 do 10 dni od chwili wyklucia się z poczwarki). Zarówno oktopamina (podawana chronicznie w pokarmie w dawce 5 mg/ml), jak i metopren (podawany przezoskórkowo w dawkach 0,1 μg/ml, 0,5 μg/ml i 1 μg/ml) wywierały, zależnie od kontekstu, bądź pobudzający, bądź też hamujący wpływ na różne aspekty zachowań obronnych i agresywnych badanych mrówek. Pobudzający wpływ obydwu tych związków odnotowywano przede wszystkim w przypadku wyników testów drażnienia głowy, zaś hamujący w przypadku dwójkowych testów agresji.

Eusocial insects, including, among others, bees and ants, are a specific insect group characterized by a high degree of advancement of social organization. Colony members include both fertile individuals and sterile (or less fertile) ones, called workers. Behavioural ontogeny taking place during worker development consists of modifications of behaviour appearing as a function of worker age. Such modifications arise not only in response to external environmental factors, including signals arriving from worker social environment, but also as a consequence of action of internal factors, in particular neurochemical and hormonal ones. Worker behavioural development also includes modifications of aggressive behaviour: older individuals are usually more active and more aggressive than younger ones. The aim of the present study was to investigate the influence of selected neurochemical factors (biogenic amine octopamine, usually considered to represent the functional equivalent of norepinephrine), hormonal ones (methoprene, juvenile hormone analogue) and social ones (social group size) on aggressive behaviour of young workers of the red wood ant Formica polyctena. Two behavioural bioassays used in this research included head irritation test and dyadic aggression test, during which the tested worker was confronted with a young allospecific worker. Analysed effects included the effects of worker age, size of the group in which the tested workers lived during first three weeks of imaginal life, chronic oral administration of octopamine, and a single topical application of one of the three applied doses of methoprene. Workers that during first three weeks of imaginal life were kept in relatively large worker groups (n = 50 individuals) were more active and more aggressive than workers from small groups (n = 5 individuals). Patterns of defensive behaviour expressed during head irritation tests became more advanced as a function of worker age (within the range of 1 to 10 days after eclosion). Both octopamine (administered chronically in food at the dose 5 mg/ml) and methoprene (applied topically at the doses 0,1 μg/ml, 0,5 μg/ml and 1 μg/ml) exerted, depending on the context, either stimulatory, or inhibitory influence on various aspects of defensive and aggressive behaviour of the tested ants. Stimulatory effects of the administration of both these compounds were observed mainly during head irritation tests, and inhibitory ones during dyadic aggression tests.