3. Общие выводы из опытов выращивания личинок в лаборатории

Анализ результатов этих опытов показывает, что среди особей, выращенных в лаборатории на маточном молочке, наряду с матками обнаруживаются также переходные формы и даже типичные рабочие пчелы. УИВЕР (1955, 1958, 1975) и СМИТ (1959) также сообщали, что им не удалось вырастить в лабораторных опытах одних маток.

При развитии личинки в матку, очевидно, играют роль многие факторы. Решающее влияние при этом оказывает не только качество корма и его количество, но также фаза развития, в которую пчелиная личинка получает специфическое питание и реагирует на него.

На успех искусственного выращивания пчелиной матки решающее влияние оказывают три фактора:

1.     Соответствующее разбавление маточного молочка. Разбавление маточного молочка создает существенные предпосылки для выживания пчелиных личинок в термостате. Долгое время этому факту не придавали должного значения и поэтому все опыты по выращиванию маток в лаборатории были в большей или меньшей степени обречены на неудачу. Маточное молочко при естественном его скармливании в пчелиной семье непрерывно подается личинкам свежим сразу после его выделения пчелами-кормилицами, и благодаря этому имеет всегда жидкую консистенцию. Только при длительном хранении в ячейке сота в пчелиной семье и в еще большей степени в холодильнике маточное молочко загустевает. Маленькие личинки не в состоянии всасывать достаточное количество такого вязкого молочка ; это означает, что они хуже питаются и вместе с тем получают слишком мало детерминирующей субстанции (УИВЕР, 1966, 1974 б ; РЕМБОЛЬД, ЛАКНЕР, ГЕИСТБЕК, 1974), а также сопутствующих веществ, так необходимых для осуществления детерминации, например различных витаминов, особенно биоптерина. Чтобы снабдить личинок этими веществами в достаточном количестве, приходится неизбежно несколько разбавлять маточное молочко.

2.     Возраст пчелиной личинки к началу опыта. Важной предпосылкой для успеха опыта служит возраст, в котором молодая личинка берется из улья и переносится уже в лаборатории на маточное молочко. Предположение, что лучше всего прививать как можно более молодых личинок, чтобы они по возможности раньше получали в свое распоряжение питательные вещества, необходимые для развития в маток, не подтвердилось. Хотя СМИТ (1959) и ДИТЦ (1964) с успехом выращивали в лаборатории пчелиных личинок, только что покинувших яичную оболочку, однако наши собственные опыты, а также данные других авторов (ЮНГ-ГОФМАН, 1956; УИВЕР, 1974) показали, что второй день личиночной стадии наиболее благоприятный срок для прививки пчелиной личинки на маточное молочко. Перемена корма связана с некоторым охлаждением молодой личинки и означает для нее одновременно с изменением питания также постороннее вмешательство и перерыв в развитии.

Из исследований УИВЕРА (1974) вытекает, что линьки роста у пчелиной личинки следуют очень быстро одна за другой, то есть в возрасте 3/4—1 Дня, 13/4—2 дней, 21/2—23/4 дня и 31/4—31/2 дня после вылупления из яйца. То что насекомые во время линьки особенно чувствительны ко всем влияниям внешней среды и их можно легко повредить, известно. Нетрудно предположить, что пчелиную личинку также можно повредить в процессе ее развития, если случайно во время линьки взять из пчелиной семьи и перенести в лаборатории на маточное молочко.

Кроме того, очевидно, что на результаты лабораторного опыта влияет также питание, которое пчелиная личинка получает первые два дня своего развития в семье. Вопреки выводам ЮНГ-ГОФМАН (1956), нередко наблюдалась зависимость успеха опытов лабораторного выращивания маток от времени года. В молочке рабочих пчел обнаружены зависящие от времени года колебания в содержании биоптерина, пантотеновой кислоты и витамина В6 (МАНЗЕР и РЕМБОЛЬД, 1960; ХАНЗЕР, 1971). Эти вещества весной, когда пчелиная семья находится в фазе интенсивного роста и имеет на своем попечении очень много расплода, содержатся в молочке пчел-кормилиц лишь в очень небольших количествах. В летние месяцы в июле и августе, когда количество расплода в пчелиных семьях сокращается и выращиваются зимние пчелы с большей продолжительностью жизни, напротив, указанные вещества присутствуют в молочке в заметно повышенных концентрациях.

Это было особенно заметно в лабораторных опытах, когда пчелиные личинки взятые из семей поздним летом лучше выживали в термостате на маточном молочке и чаще развивались в маток или переходные формы, чем пчелиные личинки первых весенних недель, которые обнаруживали гораздо меньшую детерминационную реакцию в тестах на активность маточного молочка.

По сравнению с молочком для личинок рабочих пчел маточное молочко содержит биоптерин, пантотеновую кислоту (ХАНЗЕР и РЕМБОЛЬД, 1964) и витамин В6 (ХАНЗЕР, 1971) в значительно больших концентрациях, так что мы можем обозначить оба эти вещества как «направляющие субстанции» маточного молочка, хотя они не оказывают прямого воздействия на детерминацию маточных личинок (РЕМБОЛЬД и ХАНЗЕР, 1964).

3. Правильный срок отбора корма в конце лабораторного выращивания. Дальнейшее очень важное условие при искусственном выращивании маток в лаборатории — это отделение выросших пчелиных личинок от молочка, прежде чем они начнут прясть кокон и готовиться к превращению в куколок. К этому сроку в нормальных условиях пчелиной семьи личинки рабочих пчел прекращают прием пищи. Маточные личинки напротив, продолжают еще некоторое время есть и только на следующий день, после освобождения от кала, уже больше не берут корм. (УИВЕР, 1974).

По моим данным уже и на этой стадии на основании определенных различий во внешнем облике можно предсказать направление развития: маточные личинки имеют несколько более стройную цилиндрическую фигуру, округлую в поперечнике, тогда как у рабочих личинок с обоих боков обнаруживаются желвакообразные утолщения, которые делают их скорее угловатыми в поперечнике. УИВЕР (1974) также сообщал о различной форме личинок, что, по его мнению, не дает, однако, никаких указаний на кастовую принадлежность.

Личинку необходимо в нужный срок, то есть незадолго перед окукливанием, отделить от корма, чтобы прядение кокона происходило без помех в сухой ячейке. В противоположность другим опытам, в которых личинок вынимали из маточников с кормом, мы удаляли маточное молочко из маточников путем отсасывания. Причем на стенках маточников всегда оставалось небольшое количество корма, так что при необходимости пчелиная личинка могла найти еще немного пищи. Опасность слишком рано лишить личинку корма, таким образом, уменьшалась. Прядение кокона личинкой совершалось с меньшими помехами и окукливание, линьки куколки и позднее имагинальная линька проходили нормально.

При лабораторном выращивании личинок случаи отхода подопытных особей происходили в большинстве случаев при переходе выпрямившейся личинки в стадию куколки (см. таблицу). Причем очень часто возникали «полуокуклившиеся» особи, которые проделывали неполную линьку только передней части тела. РЕЙН (1933) предполагал, в этих полукуколках переходные формы, которые по причине их уродства и нарушенного развития не способны к нормальной куколочной линьке. Наши опыты по выращиванию маток не подтвердили, однако, этого вывода. Данные свидетельствуют скорее о других причинах, например, об ослаблении личинки вследствие недостатка питания или о повреждении ее при прядении кокона, то есть в период очень чувствительной стадии предкуколки; именно предкуколки часто погибали еще до стадии начинающегося окукливания. "Неправильная" ориентировка особей в маточнике, очевидно, не может быть причиной недостаточной куколочной линьки, так как в наших опытах куколки принимали самое различное положение в своих маточниках.

Ни в одном из опытов по выводу маток из одно - двухдневных пчелиных личинок пока не удалось получить исключительно маток путем кормления этих личинок свежим маточным молочком. Постоянно появлялись, как уже подчеркивалось, переходные формы, а иногда рабочие пчелы.

Вследствие сложного взаимодействия детерминирующей субстанции корма и воспринимающей реакции животных в определенной чувствительной фазе развития, трудно добиться лучших результатов опыта по выращиванию маток. В тех случаях, когда маточное молочко имеется в изобилии, оно, возможно, будет оказывать лучшее воздействие, если вместо ежедневной подачи его в маточник, каждый день пересаживать пчелиную личинку на свежее маточное молочко. С другой стороны, частая замена корма может повредить развитию пчелиной личинки и затормозить его.

То что обильное снабжение детерминирующим веществом с пищей оказывает решающее воздействие на общее развитие личинок, доказали результаты опытов РЕМБОЛЬДА, ЧОППЕЛЬТА и РАО (1974). Когда к личиночному корму добавляли детерминирующую фракцию в три раза большей концентрации, чем она присутствует обычно в маточном молочке, то из личинок развилось 98% маток, только 2% переходных форм и ни одной рабочей пчелы. Таким Образам можно считать достигнутой цель — искусственно выращивать из женских пчелиных личинок одних только маток.

Этот метод выращивания маток, разрабатывающийся в течение нескольких лет должен в ближайшее время и как можно скорее стать инструментом расшифровки содержащихся в маточном молочке детерминаторов. Кроме того, благодаря ему мы имеем в руках также модель, позволяющую нам глубже заглянуть в механизм дифференциации, который в этом случае зависит от внешних, поступающих с кормом факторов. Отклонения, вызываемые детерминатором и свойственные кастовоспецифической дифференциации, проявляются у биопотентных женских личинок сравнительно поздно в процессе их развития. Так, путем специфического кормления мы можем направленно добиться дифференциации личинки в матку или рабочую пчелу. Причем, мы имеем возможность в контролируемых условиях в зависимости от времени и стадии развития, а также различного обмена веществ наблюдать и направлять этот процесс. Таким образом, мы на этой модели можем заглянуть в самые ранние фазы процессов дифференциации организма. Становится доступной общая проблема физиологии развития — дифференциация, которая имеет основополагающее значение для биологии и биохимии.