Vreemde, spiraalvormige bijenkammen zien eruit als fantastische kristallen paleizen. Nu weten we waarom.

In een wereld van saaie zeshoekige honingraten heeft een kleine groep rebelse Australische bijen ervoor gekozen om wenteltrappen te bouwen.

Maak kennis met de bijen van het geslacht Tetragonula. Deze Aussie-bestuivers hebben geen angel, maar compenseren hun defensieve tekortkomingen door betoverende forten van was te bouwen waarvan de schoonheid het internet al lang fascineert.

Deze spiraalvormige structuren zijn in feite gigantische, wervelende nesten die "broedkammen" worden genoemd. Elke kleine cirkelvormige cel is een eierkamer, gebouwd door een wasafscheidende werkbij, voorzien van uitgebraakt voedsel door een verpleegster, en vervolgens gevuld met een ei door de koningin zelf. Wanneer de ene cel klaar is, gaan de arbeiders door naar de volgende, waarbij ze naar buiten en naar boven bouwen in een spiraalpatroon dat soms wel 20 verdiepingen hoog kan worden, Tim Heard, een entomoloog bij The Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization (CSIRO) in Australië, eerder vertelde .

Gerelateerd: Wiebelogen: zie foto's van opvallende wespengezichten

Dus, hoe kwam het Tetragonula bijen de Frank Lloyd Wrights van de insectenwereld worden? Heeft elke kolonie zijn eigen meesterarchitect in dienst, die belast is met het begeleiden van de constructie van zijn kam - of volgt elke werkbij slechts een onbewuste reeks individueel gecodeerde bouwregels? Volgens een studie die vandaag (22 juli) in de Journal of the Royal Society Interface is gepubliceerd, zou het antwoord in kristallen kunnen liggen.

"Deze kammen volgen dezelfde basisregels die ervoor zorgen dat kristallen in een spiraalpatroon opgroeien", vertelde co-auteur Julyan Cartwright, een onderzoeker bij de Spaanse Nationale Onderzoeksraad (CSIC) die wiskundige patronen in de natuur bestudeert. "Elke bij volgt in feite een algoritme."

Gezoem op de natuur

Cartwright zag een paar jaar geleden een viraal beeld van de beruchte broedkammen en herkende het patroon onmiddellijk; in die tijd bestudeerde hij parelmoer weekdieren, waarvan de iriserende schelpen ook duidelijke spiraalstructuren vertonen wanneer ze onder een elektronenmicroscoop worden bekeken.

Beide gevallen van dierenarchitectuur herinnerden aan onderzoek uit de jaren vijftig dat uitlegde hoe kristallen van nature in een spiraalstructuur groeien door een paar eenvoudige, wiskundige regels te volgen, zei Cartwright. Hij en zijn collega's wilden weten wat die regels zouden kunnen zijn voor de Tetragonula bijen.

"Wat voor soort minimale informatie zou een bij hebben die hem ertoe zou brengen deze patronen te produceren?" Zei Cartwright.

Om dit te onderzoeken, hebben de onderzoekers de constructie van een spiraalvormige kam gemodelleerd met behulp van een algoritme dat is geïnspireerd op kristalgroei. Elke simulatie begon met een enkele broedcel. Een voor een voegden digitale werkbijen nieuwe cellen toe aan de kam door een van twee eenvoudige regels te volgen: Bijen konden een cel toevoegen aan het groeifront - de rand van de kam waar andere bijen cellen hadden gelegd - zolang hun nieuwe cel werd iets hoger geplaatst dan zijn buren; of, bijen zouden een nieuwe cel kunnen bouwen bovenop een bestaande cel, zolang die cel maar min of meer gelijk was met de aangrenzende cellen.

Met deze beperkingen moest elk nieuw niveau van de kam op een flinke afstand van de rand worden gebouwd, waardoor elk nieuw niveau een kleinere straal kreeg dan het vorige. Hoe hoger een niveau, hoe kleiner de straal. En zo ontstond met slechts deze paar eenvoudige regels het spiraalpatroon.

Volgens Cartwright, het gemak waarmee zijn computer kon recreëren Tetragonula's spiraalvormige kammen laten zien dat de bijen geen masterplan volgen, maar eerder reageren op hun lokale omgeving volgens een paar biologische regels die lang geleden in hun gedrag zijn gecodeerd.

Op jacht: honingbij-verkenners vinden voedsel
Creatieve wezens: 10 dieren die gereedschap gebruiken
7 insecten die je in de toekomst gaat eten

"Wanneer mensen een structuur bouwen zoals een gebouw, hebben we een architect die een plan maakt en dan volgen de bouwers het", zei Cartwright. "Wat we ontdekten is dat de bijen geen plan nodig hebben. Ze komen alleen met een aantal eenvoudige regels over waar je een nieuw stuk was moet plaatsen als het bij de kam aankomt. En als je die regels programmeert in een computer, ze produceren dezelfde afbeeldingen. "

Wat zijn die regels precies? Totdat we de bijen persoonlijk kunnen vragen, is er waarschijnlijk geen manier om het zeker te weten, schreven de onderzoekers. Maar goed dat ze stekeloos zijn.