פרופ' גיא בלוך מתאר מנגנוני סנכרון חברתי של השעון הביולוגי בדבורי דבש

הגוף שלנו ושל אורגניזמים אחרים משתנה במהלך היממה. חלק ניכר משינויים אלה מבוקר על ידי שעונים ביולוגיים ("שעונים יממתיים" או "שעונים צירקדיאנים"), המייצרים מקצב בעל מחזור פנימי של כ-24 שעות. שעונים אלה מכוונים על ידי אותות מהסביבה, ומבטיחים התאמה בין תהליכים פנימיים בגוף ושינויים בסביבה החיצונית. חוסר סינכרון, כפי שקורה בעבודת משמרות או יַעֶפֶת ("ג'ט-לג"), עלול לגרום למגוון בעיות פיזיולוגיות, פסיכולוגיות ובריאותיות.
אור וחום השמש ידועים כגורמים המרכזיים המכוונים את השעונים היממתיים. 
מעט יחסית ידוע על סנכרון השעון הביולוגי בבעלי חיים המבלים תקופות ממושכות בסביבה בעלת תאורה וטמפ' קבועות, כגון מתחת לפני הקרקע או במחילות ומערות.  מחקרים עם בעלי חיים חברתיים שוכני מחילות כגון עטלפים, דבורים ונמלים הציעו שהשעון היממתי בגופם מכוון על ידי אינטראקציות חברתיות. 
דבורי דבש מהוות מודל אטרקטיבי ביותר למחקר על המנגנונים והערך האבלוציוני של סנכרון חברתי. השעון הביולוגי חיוני לתזמון הביקור של דבורים מלקטות (תמונה) בפרחים הפורחים בשעות שונות במהלך היממה ולניווט בעזרת השמש (מאחר שהשמש זזה במהלך היום). אך לא כל הדבורים עוסקות בליקוט צוף ואבקה, ורבות מהן אינן יוצאות מהכוורת החשוכה, ובכל זאת נמצא שמקצב הפעילות שלהן מסונכרן עם הסביבה שמחוץ לכוורת. מחקר קודם במעבדתנו הראה שלא רק שדבורי הקן מסונכרנות ע"י הסביבה החברתית, אלא אף שסנכרון חברתי עשוי להיות חזק יותר מסנכרון על ידי אור. מחקר זה מעלה שאלות רבות, וביניהן:

  • מה הם האותות החברתיים אשר מסנכרנים את השעון הביולוגי?
  • באילו אברי חוש נקלטים אותות אלה?
  • כיצד מגיע מידע עצבי זה למערכת השעון הביולוגי?

למרות שלדבורים תקשורת מפותחת המבוססת על מגוון רחב של אותות כימיים (פרומונים) ו"ריקודים" (כגון ריקוד השמינייה המפורסם, אשר בעזרתו מכוונת דבורה את חברותיה לכתם פריחה איכותי במרחק של עד עשרה קילומטרים מהקן), שערנו שהסנכרון החברתי תואם מודלים של ארגון עצמי (self-organization). מודלים אלה מניחים שבזמן שהדבורים פעילות הן משנות את סביבתן, ושינויים אלה נקלטים על ידי דבורים אחרות ומסנכרנים את השעונים הפנימיים שלהן. אך מה הם אותם שינויים שנוצרים כאשר הדבורים פעילות, ומסוגלים לכוון את השעון הביולוגי של הדבורה?
על מנת לענות על שאלות אלה שיתפנו פעולה עם חוקרים מאוניברסיטת ושינגטון בסנט לואיס, ויחד פיתחנו מודל מתמטי חדשני, המאפשר לכמת את עוצמת הסנכרון בין שני פרטים או אף בקבוצה גדולה של פרטים. מודל זה מאפשר מחקר של מגוון קוצבים החל מסנכרון של אלקטרודות כימיות בתמיסה, המשך בסנכרון תאי שעון במוח היונק ועד סנכרון של דבורים במושבה צפופה.
מאחר והכוורת חשוכה והטמפ' בה קבועה במהלך היום, הנחנו שהסנכרון החברתי אינו מתווך על ידי אותות ויזואליים או שינויים בטמפרטורת הכוורת. שורה של ניסויי מעבדה מבוקרים שפרסמנו לאחרונה מצביעה על כיוון אחר: הסנכרון החברתי בדבורי דבש מתווך על ידי חומרים נדיפים בכוורת ועל ידי וויבראציות של המשטח עליו עומדות הדבורים.
אחד המחקרים הראה שדבורים בחדר חשוך וסביבה מבוקרת, אשר נחשפו לאוויר שנשאב מכוורת שמוקמה מחוץ למעבדה, הראו מקצבים עם רמת פעילות גבוהה במהלך היום. דבורים אחיות אשר נחשפו לאוויר מכוורת בעלת מספר דומה של חלות שעווה וטמפרטורה דומה, אך ללא דבורים, לא סונכרנו באופן דומה. כלומר, ריחות הכוורת יכולים לסנכרן את מקצב הפעילות של הדבורים.

בניסויים נוספים מצאנו שדבורים צעירות אשר עמדו על משטח עליו היו כלובים עם מלקטות (שלהן מקצב פעילות חזק) סונכרנו למקצב של המלקטות, אך דבורים צעירות שהיו על משטח נפרד, אך במרחק זהה מהמלקטות לא סונכרנו. סנכרון חברתי התקבל גם כאשר מספר קטן של דבורים צעירות (שלהן מקצב חלש) מוקמו יחדיו על אותו משטח. ממצאים אלה מלמדים שהשעון הביולוגי של דבורים רגיש באופן יוצא דופן לוויבראציות, הנוצרות על ידי התנועה של דבורים אחרות.
ממצאים אלה מראים שמושבות של דבורי דבש פועלות כ"סופר-אורגניזם", המורכב מפרטים הפועלים יחדיו, בדומה לתאים בגוף של בעל חיים רב-תאי. כפי שתאים עמוק בגופו של בעל חיים, אשר אינם נחשפים לאור, מסונכרנים עם מקצב יום לילה על ידי מידע שבמגיע מהעיניים ואברי חוש אחרים, כך מסונכרנות דבורים שאינן יוצאות מהכוורות עם הסביבה החיצונית. הסנכרון החברתי מאפשר לכוורת לתפקד כגוף אחד באופן היעיל ביותר.
קראו את המאמר
 

דבורת דבש