Нове дослідження показало, що невеликі бджоли можуть мати високу просторову роздільну здатність зорової системи. Вчені порівняли фоторецептори чотирьох видів бджіл і виявили, що австралійська Amegilla murrayensis за здатністю виявляти дрібні об’єкти може не поступатися медоносним трутням. Про це повідомляє медіа про науку, технології та здоров’я КРВ.медіа з посиланням на текст дослідження.
Розмір тіла та очей не завжди визначає, наскільки добре бджола може сприймати деталі навколишнього світу. До такого висновку дійшли дослідники з Лундського університету та Університету Аделаїди, які порівняли фізіологічні характеристики зорових клітин у чотирьох видів бджіл.
Раніше значна частина наукових знань про зір цих комах формувалася на основі досліджень медоносної бджоли, або Apis mellifera. Цей вид є одним із найкраще вивчених представників бджолиних, хоча у світі налічується близько 20 тисяч видів бджіл. Нове дослідження демонструє, що зорові системи різних представників цієї групи можуть суттєво відрізнятися.
Науковці досліджували не «зір» бджіл у побутовому значенні цього слова, а реакції окремих фоторецепторів — світлочутливих клітин складного ока. За їхніми фізіологічними характеристиками можна оцінити, наскільки дрібні просторові деталі здатна розрізняти зорова система комахи.
Що саме досліджували вчені
Для експерименту дослідники обрали чотири види бджіл: джмеля земляного Bombus terrestris, блакитносмугасту бджолу Amegilla murrayensis, Anthophora quadrimaculata та шерстяну бджолу Anthidium manicatum. У кожного виду аналізували самців і самиць, щоб визначити, чи пов’язані особливості зору зі статтю та способом життя комах.
Дослідники застосували внутрішньоклітинний запис — метод, за допомогою якого можна реєструвати електричні реакції окремих фоторецепторів у відповідь на світлові стимули. Це дає змогу оцінити фізіологічні характеристики світлочутливих клітин і порівняти їх із даними, отриманими раніше для медоносної бджоли.
Особливу увагу науковці приділили просторовій роздільній здатності. У спрощеному поясненні це здатність зорової системи розрізняти невеликі деталі або близько розташовані об’єкти. Водночас вона не є єдиним показником якості зору: здатність бачити слабкоконтрастні об’єкти залежить і від чутливості фоторецепторів до світла.
Результати показали, що всі досліджені групи мали вищу просторову роздільну здатність, ніж самиці медоносної бджоли, які вилітають на пошук їжі. Це важливе уточнення: дослідники не стверджують, що кожна з цих бджіл загалом «бачить краще» за медоносну. Йдеться про конкретні характеристики їхніх фоторецепторів і пов’язану з ними здатність зорової системи розрізняти деталі.
Маленька Amegilla murrayensis здивувала дослідників
Найбільш несподіваним результатом стала блакитносмугаста бджола Amegilla murrayensis. Це невеликий поодинокий вид, поширений в Австралії. Попри відносно невеликий розмір очей, її фоторецептори продемонстрували показники, які за здатністю виявляти дрібні та слабкоконтрастні об’єкти були співставними з показниками медоносних трутнів.
Трутні Apis mellifera мають зорову систему, спеціалізовану для швидкого пошуку самиць під час шлюбних польотів. Для цього вони мають великі складні очі та оптичні структури, здатні збирати значну кількість світла. Така будова допомагає поєднувати високу просторову роздільну здатність із чутливістю.
Amegilla murrayensis демонструє інший варіант. Її невеликі очі не потребують такої самої масштабної структурної «інвестиції», як у медоносних трутнів. Результати дослідження вказують, що важливу роль можуть відігравати особливості роботи самих фоторецепторів, зокрема низький рівень внутрішнього шуму.
Саме ця відмінність показує, що однаковий функціональний результат — здатність ефективно розрізняти дрібні об’єкти — може досягатися різними анатомічними та фізіологічними способами.
Самці та самиці бачать по-різному
Ще один важливий результат дослідження стосується відмінностей між статями. Вчені вивчали самців і самиць усіх чотирьох видів, оскільки їхня поведінка та завдання в довкіллі можуть бути різними.
У деяких видів самці демонстрували вищу просторову роздільну здатність, що може бути пов’язано з їхньою поведінкою. Наприклад, самці шерстяної бджоли Anthidium manicatum активно патрулюють територію та захищають її від інших самців. Для такої поведінки важливо швидко помічати й розрізняти об’єкти на відстані.
Проте висока роздільна здатність може мати свою ціну. Здатність фоторецептора розрізняти просторові деталі пов’язана з тим, скільки світла він здатний зібрати. Тому зорові системи комах можуть балансувати між гостротою та чутливістю.
Цей компроміс допомагає пояснити, чому еволюція не сформувала одну універсальну модель «ідеального» ока. Якщо бджолі важливіше помічати рухомі об’єкти під час територіальної поведінки, перевагу можуть отримувати одні характеристики. Якщо основним завданням є виявлення об’єктів за слабкого освітлення, важливішими можуть бути інші.
Як фоторецептори впливають на зір
Складне око бджоли складається з великої кількості окремих оптичних елементів — омматидіїв. Кожен омматидій сприймає світло з певного напрямку, а сукупність сигналів від багатьох таких елементів формує інформацію, яку нервова система комахи використовує для орієнтації в просторі.
Усередині фоторецепторів є рабдом — спеціалізована світлочутлива структура, утворена мікроскопічними виростами клітин, у мембранах яких містяться зорові пігменти. Рабдом бере участь у поглинанні світла та перетворенні його енергії на сигнал, який зрештою передається нервовій системі.
Дослідники виміряли діаметр рабдому за допомогою електронної мікроскопії. Це допомогло пов’язати фізіологічні характеристики фоторецепторів із їхньою анатомічною будовою.
Загальна закономірність виявилася такою: вужчі рабдоми можуть сприяти вищій просторовій роздільній здатності, але водночас поглинають менше світла. Ширші структури, навпаки, можуть збирати більше світла, що підвищує чутливість, але може знижувати роздільну здатність.
Отже, розмір окремої структури ока не можна оцінювати як безумовну перевагу. Важливим є те, як різні характеристики поєднані між собою та відповідають способу життя конкретного виду.
У бджіл немає єдиного рецепта хорошого зору
Дослідження показує, що різні види бджіл можуть використовувати різні еволюційні стратегії для досягнення високої ефективності зорової системи. Медоносні трутні значною мірою покладаються на великі оптичні структури, які допомагають одночасно збирати достатньо світла та підтримувати високу роздільну здатність.
Самці шерстяних бджіл демонструють інший підхід, пов’язаний із щільним розташуванням і характеристиками їхніх фоторецепторів. А маленька Amegilla murrayensis досягає високих показників за допомогою іншого поєднання фізіологічних властивостей.
За словами авторів дослідження, це свідчить про значне різноманіття зорових систем серед бджіл. Еволюція не обов’язково приводить різні види до однакової будови, навіть якщо вони мають подібні функціональні потреби.
Розуміння таких природних «рішень» може бути цікавим не лише для біології. Принципи, за якими маленькі сенсорні системи поєднують компактність і високу ефективність, потенційно можуть бути корисними для розвитку компактних систем штучного зору та робототехніки. Водночас це поки що перспективний напрям, а не безпосередній технологічний результат цього дослідження.
Робота Elisa Rigosi та співавторів «Photoreceptor recordings reveal remarkable acuity in small solitary bees compared with larger species» опублікована у журналі Proceedings of the National Academy of Sciences у 2026 році. Текст дослідження в PNAS
Джерела: основне джерело — наукове дослідження Elisa Rigosi та співавторів у Proceedings of the National Academy of Sciences. Для фактчекінгу та уточнення контексту використано матеріали Лундського університету, Університету Аделаїди та українського науково-популярного ресурсу Nauka.ua.
Що додано від редакції: уточнено, що дослідження стосувалося фізіологічних характеристик фоторецепторів, а не загальної «якості зору» бджіл; додано інформацію про відмінності між самцями та самицями; конкретизовано досліджені види; пояснено поняття «складне око», «омматидій», «фоторецептор» і «рабдом»; обережніше сформульовано висновок про роль внутрішнього шуму; додано можливий контекст для біонічного зору та робототехніки.
Перевірку провів головний редактор Віктор Дяченко, але якщо ви помітили помилки — повідомте нам на пошту.
