Selama bertahun-tahun, para ilmuwan percaya bahwa resep untuk menciptakan ratu lebah sederhana saja: Berikan banyak royal jelly pada larva yang sedang berkembang dan ia akan menjadi pemimpin koloni.
Sebuah studi baru menunjukkan bahwa kenyataannya jauh lebih kompleks.
Para peneliti telah menemukan bahwa calon ratu dibesarkan di ruang pembibitan yang dirancang khusus dan dibangun oleh lebah pekerja muda. Ruangan-ruangan ini menyediakan lilin yang unik, kondisi yang lebih hangat, dan perawatan khusus yang membantu memandu perkembangan larva menjadi ratu yang sehat.
Hasilnya, dipublikasikan di jurnal Alammenunjukkan bahwa struktur yang dikenal sebagai sel ratu, terkadang disebut “pembibitan kerajaan”, lebih dari sekadar wadah pelindung. Ini adalah lingkungan yang dibangun dengan cermat yang memainkan peran penting dalam perkembangan ratu. Tim peneliti juga mengidentifikasi kelompok lebah pekerja muda yang sebelumnya tidak dikenal yang disebut “pembangun sel ratu” yang tampaknya sangat cocok untuk menciptakan dan memelihara ruangan-ruangan ini.
“Ide lamanya relatif sederhana: Ambil sebutir telur, masukkan ke dalam sel ratu, beri makan royal jelly dan Anda akan mendapatkan ratunya,” kata Boris Baer, seorang ahli entomologi dan direktur Pusat Penelitian Lebah Integratif (CIBER) di Universitas California, Riverside, yang laboratoriumnya berkontribusi pada pekerjaan tersebut. “Apa yang kami temukan adalah ada mekanisme di balik proses ini. Ini jauh lebih canggih dari yang kami bayangkan.”
Ratu lebah membutuhkan lebih dari sekedar royal jelly
Ratu lebah dan pekerja memulai hidup mereka dengan cara yang hampir sama, muncul dari telur yang hampir sama. Meskipun permulaannya serupa, ratu tumbuh, berkembang lebih cepat, dan dapat hidup lebih lama dibandingkan pekerja. Mereka juga satu-satunya lebah betina yang bertelur di koloni tersebut, sehingga menghasilkan generasi lebah berikutnya.
Selama beberapa dekade, para peneliti menganggap royal jelly, zat kaya nutrisi yang diberikan kepada larva muda oleh lebah pekerja, sebagai pendorong utama transformasi dramatis ini.
Studi baru menunjukkan bahwa nutrisi saja tidak dapat menjelaskan apa yang terjadi.
Dengan menggabungkan pencitraan termal, pemantauan perilaku, teknik ilmu material, dan analisis kimia, para ilmuwan meneliti lingkungan tempat ratu dibesarkan. Mereka menemukan perbedaan besar antara sel ratu dan ruang heksagonal yang biasa digunakan untuk memelihara lebah pekerja.
Peran khusus sel ratu
Sel ratu memiliki bentuk khas seperti kacang dan dibuat dari lilin yang berbeda secara fisik dan kimia dari lilin sarang biasa. Bahannya kurang padat, lebih fleksibel dan menahan panas dan kelembapan lebih baik, menciptakan kondisi yang menguntungkan bagi perkembangan ratu.
Para peneliti juga menemukan perbedaan dalam asam lemak dan sinyal kimia lilin, yang menunjukkan bahwa sel ratu memberikan kerangka perkembangan yang unik.
Untuk menentukan apakah ruang-ruang ini benar-benar mempengaruhi perkembangan, tim membesarkan larva ratu dalam sel yang terbuat dari lilin ratu standar atau lilin pekerja. Bahkan ketika kedua kelompok menerima makanan yang sama, larva yang dibesarkan di lilin pekerja lebih mungkin mati dan akhirnya berkembang menjadi ratu yang lebih kecil.
Hasilnya menunjukkan bahwa lingkungan sama pentingnya dengan pola makan dalam membentuk calon ratu.
Temui Ratu Pembangun Sel
Studi ini juga mengungkapkan bahwa lebah pekerja bertanggung jawab untuk menciptakan dan memelihara pembibitan kerajaan ini.
Dikenal sebagai ratu pembuat sel, lebah ini umumnya lebih muda dibandingkan banyak pekerja lain dalam sarangnya. Saat merawat ratu yang sedang berkembang, mereka mempertahankan suhu tubuh yang lebih tinggi dan mengalami perubahan fisiologis yang tampaknya terkait dengan peran khusus mereka.
Panas ekstra mungkin menjelaskan mengapa ratu tumbuh begitu cepat. Ratu lebah mencapai kematangan dalam waktu sekitar 16 hari, sedangkan lebah pekerja membutuhkan waktu sekitar 21 hari. Perkembangan yang lebih cepat ini bisa menjadi sangat penting ketika sebuah koloni sangat membutuhkan ratu baru.
Daripada hanya menggunakan kembali lilin yang sudah ada, pembuat sel ratu secara aktif mengumpulkan, memodifikasi, dan memperkaya bahan yang digunakan di kamar ratu. Tubuh mereka juga mengaktifkan jalur biologis berbeda yang terkait dengan produksi lilin, mengubah cara mereka berfungsi saat menyelesaikan tugas ini.
Untuk melihat bagaimana bahan-bahan ini menyatu, para peneliti menambahkan jejak grafit ke sarang lebah biasa. Seiring waktu, lilin menghitam muncul di dalam sel ratu, menunjukkan bahwa para pekerja secara selektif mengumpulkan dan memproses bahan dari tempat lain di dalam sarang untuk digunakan dalam pengembangan ratu.
Sebuah istana kerajaan di dalam sarang
Menurut Baer, prosesnya menyerupai sesuatu yang jauh lebih terorganisir daripada pembibitan serangga pada umumnya.
Bukti menunjukkan adanya upaya yang sangat terkoordinasi dari koloni tersebut untuk menghasilkan pemimpin berikutnya.
“Anda bisa menganggapnya seperti Istana Buckingham,” katanya. “Ada sekelompok lebah yang berdedikasi sepenuhnya untuk membesarkan ratunya, dan jika mereka tidak melakukan hal yang benar, koloni tersebut tidak dapat bereproduksi.”
Para peneliti mengamati pola yang sama pada spesies lebah di Asia dan Eropa, menunjukkan bahwa strategi ini telah berkembang sejak lama dan mungkin tersebar luas di kalangan lebah.
Proyek ini mempertemukan para ahli di bidang perilaku, fisiologi, kimia, ilmu material, dan genomik. Hal ini dipimpin oleh Yu Fang dan Yahya Al Naggar, mantan peneliti pascadoktoral UCR.
“Melalui sifat kolaboratifnya, proyek ini mencerminkan filosofi CIBER yang lebih luas dalam menyatukan berbagai disiplin ilmu untuk menjawab pertanyaan biologis yang kompleks,” kata Baer.
Arti penemuan ini lebih dari sekadar lebah
Temuan ini bisa mempunyai implikasi lebih dari sekadar lebah. Mereka berpendapat bahwa perkembangan dapat dibentuk tidak hanya oleh genetika dan nutrisi, namun juga oleh lingkungan fisik dan sosial yang dihadapi organisme.
Selama bertahun-tahun, ratu lebah tampaknya menawarkan salah satu contoh perkembangan biologi yang paling sederhana: makanan khusus menciptakan serangga khusus. Penelitian ini memberikan gambaran yang lebih kaya. Seorang ratu tidak lahir dari royal jelly saja. Sebaliknya, seluruh koloni bekerja sama untuk menciptakan kondisi yang diperlukan agar koloni tersebut berhasil.
“Pekerjaan ini menyoroti tingkat kecanggihan yang ada dalam masyarakat serangga,” kata Baer. “Koloni lebah bukan sekadar kumpulan individu. Mereka berfungsi sebagai sistem biologis terintegrasi yang mampu merancang lingkungannya sendiri.”
