Franse veldwespen op een groot nest in Californië. Dicklyon/Wikimedia Commons/CC BY-SA 4.0

Veldwespen vertonen gedrag dat lijkt op logisch redeneren

Een nieuwe studie heeft voor het eerst bewijzen gevonden voor transitieve inferentie, het vermogen om onbekende verhoudingen af te leiden uit bekende verhoudingen, in een ongewerveld dier, namelijk de nederige veldwesp. Eerder was aangetoond dat honingbijen niet in staat zijn tot transitieve inferentie. Volgens de onderzoekers is dat verschil mogelijk te verklaren door het feit dat veldwespen in kolonies leven met meer ingewikkelde sociale relaties dan bijen. 

Duizenden jaren lang werd transitieve inferentie beschouwd als een uniek kenmerk van de deductieve vermogens van de mens: als A groter is dan B, en B is groter dan C, dan is A groter dan C. 

De laatste tientallen jaren hebben echter een aantal gewervelde dieren, waaronder apen, vogels en vissen, laten zien dat ze in staat waren om transitieve inferentie te gebruiken. 

Bij ongewervelde dieren was dat niet het geval: uit de enige studie naar het al dan niet voorkomen van transitieve inferentie bij ongewervelden, bleek dat honingbijen er niet toe in staat waren. Een mogelijke verklaring daarvoor was dat het kleine zenuwstelsel van honingbijen cognitieve beperkingen oplegt die de insecten beletten van transitieve inferentie toe te passen. 

Veldwespen, veel voorkomende sociale wespen die meestal nesten uit papier bouwen, hebben een zenuwstelsel dat ongeveer even groot is als dat van honingbijen - zowat een miljoen neuronen of zenuwcellen -, maar ze vertonen complex sociaal gedrag dat niet waargenomen wordt in bijenkolonies. 

Dat zette bioloog Elizabeth Tibbetts aan het denken: ze vroeg zich af of de sociale vaardigheid van de veldwespen hen in staat zouden stellen om te slagen in de test waarvoor de honingbijen gezakt waren. Tibbetts is professor in de Afdeling Ecologie en Evolutionaire Biologie van de University of Michigan en een van de auteurs van de nieuwe studie.

Een vrouwtje van Polistes metricus, een veldwesp die inheems is in Noord-Amerika en in kolonies met een complexe sociale structuur leeft. Beatriz Moisset/Wikimedia Commons/CC BY-SA 4.0

Paren van kleuren

Om uit te zoeken of dat zo was, onderzochten Tibbetts en haar collega's of twee veel voorkomende soorten veldwespen een probleem met transitieve inferentie zouden kunnen oplossen.

Het gaat om Polistes metricus - een in Noord-Amerika inheemse sociale veldwesp - en Polistes dominula - de Franse veldwesp, een soort die oorspronkelijk in West-Europa, Noord-Afrika, en de delen van Azië met een gematigd klimaat voorkwam, maar die in de jaren 80 in Noord-Amerika is geraakt en grote delen van het noordoosten van de VS en van Canada heeft gekoloniseerd. Ook in Zuid-Amerika, Nieuw-Zeeland, Australië en Zuid-Afrika komt de Franse veldwesp intussen voor.  

"Deze studie past in een toenemende reeks bewijzen dat het piepkleine zenuwstelsel van insecten geen beperking vormt voor gesofisticeerde gedragingen", zei Tibbetts in een mededeling van de University of Michigan. 

"We beweren niet dat wespen logische deductie gebruikt hebben om dit probleem op te lossen, maar het lijkt erop dat ze bekende verhoudingen gebruiken om inferenties te maken over onbekende verhoudingen", zei Tibbetts. "Onze bevindingen suggereren dat het vermogen tot complex gedrag gevormd wordt door de sociale omgeving waarin dergelijke gedragingen voordelig zijn, eerder dan dat ze strikt beperkt zijn door de omvang van het brein."

Om te testen naar transitieve inferentie verzamelden Tibbetts en haar collega's eerst koninginnen van veldwespen op verschillende locaties rond Ann Arbor in Michigan, waar de campus van de universiteit gevestigd is. 

In het laboratorium werden individuele wespen getraind om een onderscheid te maken tussen paren van kleuren, die premisse-paren genoemd werden. Eén kleur in elk paar was verbonden aan een milde elektrische schok, de andere kleur niet. "Ik was verbaasd hoe snel en nauwkeurig de wespen de premisse-paren leerden", zei Tibbetts, die het gedrag van veldwespen al 20 jaar lang bestudeert.

Daarna werden de wespen geconfronteerd met paren van kleuren die ze niet kenden, en ze moesten kiezen tussen de kleuren. De wespen waren in staat om informatie te rangschikken in een impliciete hiërarchie, en ze gebruikten transitieve inferentie om te kiezen uit de nieuwe paren, zo zei professor Tibbetts. 

"Ik dacht dat de wespen in de war zouden geraken, net als de bijen", zei Tibbetts in de persmededeling. "Maar ze hadden er geen moeite mee om uit te puzzelen dat een bepaalde kleur veilig was in sommige situaties en onveilig in andere situaties."    

Franse  veldwespen, Polistes dominula, bewaken hun nest. Eugene Zelenko/Wikimedia Commons/CC BY-SA 2.0

Sociale gedragingen

Waarom doen wespen en honingbijen, die allebei hersenen bezitten kleiner dan een rijstkorrel, het zo verschillend in een test voor transitieve inferentie ? Een mogelijke verklaring is dat verschillende soorten cognitieve vaardigheden begunstigd worden bij bijen en wespen, omdat ze verschillende sociale gedragingen vertonen. 

Een kolonie honingbijen heeft één enkele koningin en meerdere vrouwelijke werkers van gelijke rang. Kolonies van veldwespen tellen daarentegen verschillende eieren leggende vrouwtjes die stichtsters genoemd worden. Deze stichtsters wedijveren met hun rivalen en vormen lineaire dominantie-hiërarchieën. 

De rang van een wesp in de hiërarchie bepaalt haar aandeel in het leggen van eieren, hoeveel werk ze doet, en hoeveel eten ze krijgt. Transitieve inferentie zou de wespen kunnen toelaten snel deducties te maken over nieuwe sociale verhoudingen. En diezelfde vaardigheden zouden vrouwelijk veldwespen ook in staat kunnen stellen om spontaan informatie te rangschikken tijdens een test naar transitieve inferentie, zo vermoeden de onderzoekers.

Er is lang gedacht dat transitieve inferentie een uniek kenmerk was van de menselijke cognitie en men nam aan dat ze gebaseerd was op logische deductie. De laatste tijd stellen sommige onderzoekers echter in vraag of transitieve inferentie logisch denken van een hogere orde vereist. Mogelijk kan het ook opgelost worden met eenvoudiger regels.

De studie van Tibbetts en haar collega's toont aan dat veldwespen  een impliciete hiërarchie kunnen opbouwen en manipuleren. Ze zegt echter niets over de precieze mechanismen die aan de grond liggen van deze vaardigheid.

In eerdere studies hadden Tibbetts en haar collega's al aangetoond dat veldwespen individuen van hun soort herkennen aan de variaties in de markeringen in hun gezicht, en dat ze zich agressiever gedragen tegenover wespen met een niet vertrouwd gezicht. Ook hadden de onderzoekers al aangetoond dat veldwespen een  verrassend lang geheugen hebben, en hun gedrag baseren op wat ze zich herinneren van eerdere sociale interacties met andere wespen. 

De studie van professor Tibbetts en haar collega's van de University of Michigan is gepubliceerd in Biology Letters

Een jonge Franse veldwespkoningin sticht in de lente een nieuwe kolonie. Het nest wordt gemaakt uit papier - houtvezels en speeksel - en in het nest worden de eieren gelegd die bevrucht zijn met sperma dat is bewaard van vorig jaar. Vervolgens voedt en verzorgt de koningin haar opvolgers. Binnen enkele weken zullen er nieuwe vrouwtjes verschijnen en zal de kolonie groeien. Het tijdsverloop tussen de eerste foto's en de laatste is ongeveer een maand. 1) Het nest met slechts enkele cellen, die net als bij bijen zeshoekig zijn. 2) Nieuwe cellen worden aangemaakt met fijn gekauwde houtvezels en speeksel. 3) De wesp heeft een rups gevangen en bijt die in stukjes om de larven te voeden. 4) De larven worden gevoed. 5) De wesp gebruikt haar vleugels als een waaier om de larven af te koelen. 6) De wesp bewaakt haar nakomelingen. Alvesgaspar/Wikimedia Commons/CC BY-SA 3.0