Myror brukar betraktas som de oönskade gästerna på en picknick. Men en nyligen genomförd studie av kaliforniska fröskördarmyror (Pogonomyrmex californicus) som undersöker deras ämnesomsättning i förhållande till kolonistorleken kan leda till en bättre uppskattning av de sociala, sexbenta insekterna, vars kolonier forskare säger ger en teoretisk ram för att förstå cellulära nätverk.
The Study
Ett team av forskare under ledning av James Waters från Arizona State University i Tempe, Arizona, genomförde en serie experiment utformade för att mäta komponenterna i myrors metabolism, såsom syre och koldioxid, i enskilda myror och i kolonier av myror. myror. Teamet studerade 13 kolonier av fröskördarmyror tagna från en närliggande öken och inhysta i universitetets forskningslabb. Genom att använda genomströmningsrespirometri och faktorer som tillväxthastigheter, rörelsemönster, beteende och storlek, mätte teamet standardmetaboliska hastigheter (dvs energiförbrukning) för de fungerande kolonierna såväl som hos individuella myror.
Forskarna fann att ämnesomsättningen hos myrkolonier från fröskördare inte kunde förutsägas genom att lägga till och dela upp biprodukterna från metabolismerna hos alla enskilda kolonimedlemmar. Faktum är att kolonin som helhet producerade bara 75% av de biprodukter som dess enskilda medlemmar skulle producera individuellt om varje myra levde ensam. Således var koloniernas metabolism mindre än summan av alla de individuella myrornas metabolism.
Teamet fann också att ju större kolonin är, desto lägre är dess totala ämnesomsättning. "Större kolonier förbrukade mindre energi per massa än mindre kolonier," sa Mr. Waters. "Storleken påverkar skalningen av ämnesomsättningen för hela kolonin."
Kolonstorleken verkade påverka beteendemönster och mängden energi som enskilda myror spenderade. "I mindre kolonier rörde sig fler myror snabbt, och det var en jämnare fördelning av snabbrörliga myror", sa Mr. Waters. "Men i större kolonier fanns det fler myror som rörde sig långsammare och färre som rörde sig riktigt snabbt."
Att fördelningen av individuella gånghastigheter blev mindre enhetlig när kolonistorleken ökade tyder på att skillnaderna i ansträngning mellan individer ökade med kolonistorleken.
An Exciting Ratio
Skalningsexponenten på 0,75 för kolonimetabolism slår Mr. Waters som viktig eftersom den indikerar att kolonimetabolism påverkas på ett sätt som liknar vad de flesta enskilda organismer upplever.
"När varelser går från små till stora, minskar deras massspecifika ämnesomsättning. Det är ett brett mönster inom biologin", sa han."När du ritar dessa mönster kan du se hur ämnesomsättningen minskar när en varelse blir större, och exponenten är vanligtvis nära 0,75."
Ändå upplevde en koloni myror denna nedgång som om det vore en enda "superorganism". Herr Waters noterade att teamet inte är säkra på varför det är så, men han har några idéer.
"Myror behöver hålla kontakten med varandra i en koloni, och det är möjligt att i större kolonier tar vissa myror rollen som ett nätverksnav för att hålla de andra myrorna i kolonin mer i kontakt med var och en annat", sa han. "Det skulle mildra kravet på de andra myrorna."
Han tillade att en större storlek kan ge en koloni en arbetsfördelning som inte är möjlig i en mindre koloni. Individer i en mindre koloni skulle behöva arbeta hårdare för att tillfredsställa grundläggande energibehov.
Implications
Enligt Mr. Waters, eftersom myrkolonier beter sig metaboliskt som enskilda organismer, kan studier av hur en kolonis storlek ändrar dess metabolism erbjuda användbar insikt för att utveckla teorier om medicindosering hos människor.
"Det är svårt att ta reda på hur storlek påverkar ämnesomsättningen hos individer eftersom det inte är lätt att ändra en individs storlek", sa han. "Med en myrkoloni är det lika enkelt som att lägga till eller ta bort enskilda myror."
Detta är inte att säga att myrkolonier fungerar som enskilda människor. Snarare skulle myrkolonier kunna fungera som en modell för att testa teorier om rollen av nätverk bland celler i mänsklig metabolism.
"Vi har det här mönstret där ju större en organism är, desto långsammare är dess ämnesomsättning, och vi förstår inte riktigt varför", sa Mr. Waters. "Det är viktigt att ta reda på eftersom vi verkligen inte har någon form av teoretisk grund för att bestämma rätt dos av medicin. Vi kan göra diagram över vikt, och vi kan köra tester på djur, men det är egentligen mer alkemi än vetenskap."
Mr. Waters presenterade sin artikel, Scaling of Metabolism, Growth and Network Organization in Colonies of the Seed Harvester Ant, Pogonomyrmex californicus, vid American Physiological Society's Intersociety Meeting Global Science: Comparative Physiology in a Changing World. Programmet finns på
