Jenius Dua Sisi: Mengapa Lebah Mengatur Sarangnya Secara Simetris
Lebah madu mengatur isi sarang secara simetris, memberikan manfaat bagi perkembangan induk dan pengatur suhu, serta konsisten di seluruh sarang jenis.
Simetri ada di mana-mana dan memiliki banyak tujuan. Manusia menganggap wajah simetris lebih menarik, dan sebagian besar hewan memiliki bentuk tubuh simetris, yang membantu keseimbangan dan pergerakan. Untuk alasan serupa, rumah, mobil, pesawat, dan kereta api yang dibangun manusia bersifat simetris.
Namun, hanya karena suatu benda simetris, tidak berarti seluruh tubuhnya simetris. Misalnya saja jantung manusia terletak pada salah satu sisi tubuh. Demikian pula, meskipun sebuah rumah tampak simetris dari luar, tata letak internal ruangan dan furniturnya belum tentu simetris. Oleh karena itu, meskipun simetri tersebar luas, seringkali hanya bersifat eksternal.
Organisasi Simetris di Sarang Lebah Madu
Kini, tim peneliti internasional, yang dipimpin oleh Smith Bee Lab di Auburn University, telah menemukan bahwa lebah madu mengatur isi internal sarangnya secara simetris. Hal ini menciptakan bayangan cermin, dimana isi di satu sisi sarang lebah cocok dengan sisi yang berlawanan. Selain itu, simetri ini menguntungkan koloni, dan ditemukan di semua spesies lebah madu yang mereka pelajari.
Sarang madu terkenal yang dibangun lebah, dengan semua sel heksagonalnya, memiliki dua sisi. Hal ini telah diketahui sejak manusia berinteraksi dengan lebah madu, dan pengaturan dua sisi dianggap hanya untuk mengurangi penggunaan lilin (sumber daya berharga bagi lebah).
Para peneliti menunjukkan bahwa jika Anda membandingkan kedua sisi sisir, apa yang dimasukkan lebah ke dalam setiap sel adalah bayangan cermin di kedua sisi sisir. Dengan kata lain, jika madu terletak di satu sisi sisir, maka akan ada madu di sisi lainnya, begitu pula dengan serbuk sari, induk, dan sel kosong. Pola ini ada sepanjang kehidupan koloni; apa pun yang ada di satu sisi sisir adalah bayangan cermin dari sisi yang berlawanan.
Teknik dan Temuan Penelitian Inovatif
“Kami memelihara koloni di sarang observasi yang besar, sehingga lebah dapat membangun sarang berukuran penuh di antara dua panel kaca, dan kami dapat memeriksa sarang tersebut berkali-kali tanpa mengganggu mereka. Satu-satunya masalah adalah ketika Anda ingin memetakan sarangnya, semua lebah juga ada di sana, jadi Anda harus menunggu sampai mereka menyingkir untuk mengintip ke dalam setiap sel. Untungnya, dengan lampu depan yang bagus dan tim peneliti yang berdedikasi, kami dapat mengumpulkan 148 peta sarang dari enam koloni,” kata Michael L. Smith, PI dari Smith Bee Lab, dan penulis pertama studi yang dipublikasikan di Biologi Saat Ini.
Para peneliti kemudian ingin mengetahui apakah pekerja perlu melakukan kontak langsung dengan kedua sisi sisir untuk menciptakan pola simetris ini. Untuk melakukan hal ini, mereka menciptakan jenis sarang observasi khusus, yang dasar sarangnya kedap air, sehingga koloni independen dapat membangun dan menimbun sarang di kedua sisinya sesuai keinginan. Yang mengejutkan mereka, koloni-koloni independen meniru organisasi sarang masing-masing, meskipun tidak saling berhubungan satu sama lain (setiap koloni memiliki pintu masuk sarangnya sendiri, dan para pekerja tidak bercampur antar koloni).
Para peneliti kemudian berhipotesis bahwa panas mungkin merupakan cara koloni untuk secara tidak langsung mengkomunikasikan posisi isi sarang yang berbeda. Lagipula, lebah madu sangat memperhatikan suhu sarangnya, karena suhu itu penting untuk perkembangan induknya. Para peneliti menempatkan bantalan panas yang disetel ke suhu paling tinggi di satu sisi sarang pengamatan khusus mereka di lokasi acak dan kemudian memasang koloni di sisi lain. Sepuluh hari kemudian, mereka kembali untuk melihat di mana setiap koloni membangun sarangnya dan menemukan bahwa 100% induk yang tertutup telah sejajar sempurna dengan posisi bantalan pemanas.
“Saat kami memetakan koloni-koloni ini, kami tidak mengetahui posisi bantalan pemanas, karena kami tidak ingin membuat diri kami sendiri menjadi bias secara tidak sengaja. Namun pola induknya sangat mencolok – Anda praktis menjiplak persegi panjang induk di satu sisi, yang cocok dengan bantalan pemanas di sisi yang berlawanan,” kata Claire Bailey, yang saat itu merupakan sarjana Auburn di Departemen Ilmu Biologi dan salah satu penulisnya. studinya, sekarang menjadi mahasiswa PhD di Barden Lab di NJIT.
“Meskipun ada banyak model tentang bagaimana lebah madu mengatur sarangnya, eksperimen ini memberikan bukti empiris bahwa isyarat suhu merupakan faktor penting,” kata Smith.
Implikasi Simetri Sarang terhadap Kesehatan Koloni Lebah
Jenis simetri lainnya memberikan manfaat nyata, seperti peningkatan penggerak organisme simetris. Untuk menguji bagaimana simetri sarang bermanfaat bagi sebuah koloni, para peneliti membuat sarang satu sisi dan dua sisi (koloni yang tinggal di sarang dua sisi membuat sarangnya simetris, tetapi koloni yang tinggal di sarang satu sisi tidak bisa). Ada keuntungan yang jelas dari sarang yang simetris – hanya dalam waktu sepuluh hari, sarang yang simetris mempunyai jumlah induk hampir 60% lebih banyak dibandingkan sarang yang tidak simetris. Selain itu, profil suhu sarang simetris lebih stabil, yang sangat penting untuk perkembangan induk.
Terakhir, para peneliti ingin melihat apakah hasil ini hanyalah sebuah keanehan dalam memelihara lebah di sarang pengamatan, dan apakah mereka akan menemukan simetri serupa pada spesies lebah madu lainnya (genus Lebah).
Untuk menjawab apakah pola ini juga akan ada di sarang dengan banyak sisir, seperti yang dibangun lebah madu di alam liar, para peneliti mengambil gambar “sisir alami” dari sarang 3 dimensi, di mana lebah bebas membuat sisirnya dari awal ( yaitu, tidak ada templat sisir buatan yang disediakan, seperti yang biasanya digunakan oleh peternak lebah). Namun hal ini menimbulkan masalah karena koloni menghasilkan data dalam jumlah besar. Melalui kolaborasi dengan Dr. Ben Koger, Asisten Profesor di Universitas Wyoming, mereka mampu mengembangkan metode otomatis untuk mengklasifikasikan konten per sel dari sebuah gambar.
“Ini adalah contoh bagus tentang bagaimana pertanyaan biologi dapat digabungkan dengan teknik baru dari ilmu komputer. Meskipun secara teknis Anda bisa melakukan ini dengan tangan, hal ini akan memakan banyak waktu, sehingga tidak praktis,” kata Koger. Dengan membandingkan kedua sisi sisir, sekali lagi, mereka menemukan bahwa lebah menimbun setiap sisir secara simetris. “Sisir tidak dapat dipertukarkan antar koloni, atau bahkan dalam koloni yang sama. Masing-masingnya simetris, menciptakan semacam simetri internal dalam arsitektur sarangnya,” kata Smith.
“Para siswa di laboratorium terus mengatakan bahwa kami harus menyelesaikan proyek ini, tetapi sebagai upaya jangka panjang, saya ingin melihat apakah kami juga dapat menemukan jenis simetri yang sama pada spesies lain. Lebah. Untungnya, kami memiliki kolaborator hebat di Thailand,” kata Smith. Bajaree Chuttong, dari Universitas Chiang Mai di Thailand, kebetulan memiliki apa yang mereka butuhkan – gambar kedua sisi sarang alami, dari berbagai spesies lebah madu (Apis andreniformis, Apis dorsataDan Apis florea). Ketika mereka membandingkan kedua sisi setiap sarang, mereka menemukan bahwa semua spesies ini juga menimbun sarangnya secara simetris.
Hal ini memberi tahu para peneliti bahwa simetri arsitektur ini tidak terbatas pada lebah madu Barat. Semua spesies lebah madu membangun sisir dua sisi, dan semuanya mengatur isi sarangnya secara simetris di kedua sisi sisir. Agaknya, selama evolusi paling awal Lebah Dalam arsitektur sarang, para pekerja membuat sisir dua sisi untuk mengawetkan lilin, namun hal ini juga memberikan manfaat termoregulasi untuk membesarkan induk, dan menunjukkan manfaat baru dalam menciptakan simetri, kali ini pada arsitektur sarang internal lebah madu.
Referensi: “Bentuk, fungsi, dan asal usul evolusi simetri arsitektur pada sarang lebah madu” oleh Michael L. Smith, Peter R. Marting, Claire S. Bailey, Bajaree Chuttong, Erica R. Maul, Roberto Molinari, P. Prathibha, Ethan B. Rowe, Maritza R. Spott dan Benjamin Koger, 7 November 2024, Biologi Saat Ini.
DOI: 10.1016/j.cub.2024.10.022
Pendanaan: Pekerjaan ini didanai oleh National Science Foundation (nomor hibah 2216835), Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG, German Research Foundation) di bawah Strategi Keunggulan Jerman – EXC 2117 – 422037984, Proposal Proyek CASCB, Stasiun Percobaan Pertanian Alabama, dan Program Undang-Undang Penetasan USDA. Penyandang dana tidak mempunyai peran dalam desain penelitian, pengumpulan dan interpretasi data, atau keputusan untuk mempublikasikan penelitian.
