Муравьиные колонии проливают свет на метаболизм

Исследование калифорнийских муравьев-жнецов (Pogonomyrmex californicus) показало, что их колонии ведут себя как единый "суперорганизм" с точки зрения метаболизма, что может служить моделью для понимания клеточных сетей.

Команда под руководством Джеймса Уотерса из Университета штата Аризона изучила 13 колоний муравьев. С помощью проточной респирометрии ученые измерили стандартную скорость метаболизма (энергозатраты) как целых функционирующих колоний, так и отдельных муравьев.

Ключевые выводы:

• Метаболизм колонии меньше суммы метаболизмов отдельных муравьев. Колония в целом производила только 75% побочных продуктов метаболизма, которые произвели бы её члены, живя поодиночке.
• Чем больше колония, тем ниже её удельная скорость метаболизма. "Более крупные колонии потребляли меньше энергии на единицу массы, чем маленькие", — отметил Уотерс.
• Размер колонии влияет на поведение. В маленьких колониях больше муравьев двигались быстро, а распределение скоростей было равномерным. В крупных колониях больше муравьев двигались медленно, а быстрых было меньше. Это говорит о росте неравенства в усилиях между особями с увеличением размера колонии.

Показатель масштабирования метаболизма колонии, равный 0.75, оказался критически важным. Уотерс объясняет: "Когда существа увеличиваются в размерах, их удельная скорость метаболизма падает. Это общая закономерность в биологии... и показатель обычно близок к 0.75". Колония муравьев демонстрирует такое же снижение, как если бы была одним целым организмом.

Возможные причины и значение:

• Ученые предполагают, что в больших колониях может возникать разделение труда и "сетевые узлы" (особые муравьи), что снижает нагрузку на остальных.
• Поскольку метаболизм колонии масштабируется аналогично метаболизму отдельного организма, её можно использовать как модель для изучения влияния размера на метаболизм. "С колонией муравьев это так же просто, как добавить или убрать отдельных особей", — говорит Уотерс.
• Это может помочь в разработке теорий для определения дозировок лекарств для людей. "У нас есть закономерность, но мы не понимаем, почему чем крупнее организм, тем медленнее его метаболизм... У нас нет теоретической основы для определения правильной дозы лекарства", — заключает исследователь.