Małe mrówki oddają mózgowi nawet 38 proc. energii spoczynkowej
Im mniejsza mrówka robotnica, tym większą część energii „na postoju” pochłania jej mózg. Tak wynika z badań naukowców z Arizona State University i Boston University, którzy porównali 11 gatunków mrówek z rodzaju Pogonomyrmex. U gatunków z najmniejszymi robotnicami mózg zużywał 38 proc. energii spoczynkowej, u tych z największymi – tylko 6 proc.
Co dokładnie sprawdzano
Zespół chciał wyjaśnić, ile kosztuje utrzymanie mózgu i jak mogło to wpływać na ewolucję gatunków. Koszty energetyczne mózgu od dawna uznaje się za ważne, ale bezpośrednich pomiarów tempa, w jakim mózgi różnych gatunków zużywają energię, wciąż jest mało.
Badacze postawili trzy pytania. Po pierwsze, czy gatunki o bardziej złożonym życiu społecznym mają mózgi zużywające więcej energii. Po drugie, czy gatunki o mniejszych ciałach zużywają jej więcej na jednostkę tkanki mózgowej. Po trzecie, czy linie ewolucyjne, które oddzieliły się później, mają mózgi bardziej „oszczędne”.
W tym celu zmierzono masę mózgów i ciał robotnic, a z wypreparowanych mózgów oceniano wskaźniki zużycia tlenu, na tej podstawie szacując tempo przemiany materii mózgu. Dodatkowo zmierzono metabolizm spoczynkowy całego ciała. Jako wskaźnik złożoności społecznej przyjęto wielkość kolonii.
Wyniki: liczy się rozmiar robotnicy, nie kolonii
Okazało się, że wielkość kolonii nie przekłada się na wielkość mózgu ani jego zapotrzebowanie na energię. Większe znaczenie miał rozmiar ciała robotnic. Mniejsze osobniki miały:
- względnie większe mózgi w stosunku do ciała,
- wyższe zużycie energii na jednostkę tkanki mózgowej,
- większy udział mózgu w całkowitym wydatku energii w spoczynku.
Autorzy zauważają też, że gatunki bardziej „pochodne”, czyli młodsze ewolucyjnie, miały wyraźnie niższy koszt energetyczny jednostki tkanki mózgowej. Ich zdaniem wzrost rozmiaru robotnic mógł sprzyjać selekcji na „neurometaboliczną oszczędność”.
Jak napisali autorzy badania, cytowani przez Phys.org: „mniejsze robotnice mogą wymagać wyższych kosztów energetycznych mózgu na jednostkę masy, aby osiągnąć porównywalną sprawność przy absolutnie mniejszym mózgu”.
Co to znaczy w praktyce
Nie jest to odkrycie, które zmieni codzienne życie, ale pomaga zrozumieć, dlaczego mózgi w świecie zwierząt wyglądają tak, a nie inaczej. Mały mózg nie jest po prostu „tańszą” wersją dużego: aby wykonywać podobne zadania, musi pracować intensywniej, a to kosztuje. Ewolucja musiała więc równoważyć potrzeby poznawcze z ograniczonym budżetem energetycznym.
Badane mrówki żyją w Ameryce Północnej i Południowej, więc wyniki nie dotyczą bezpośrednio gatunków występujących w Polsce czy w Unii Europejskiej. Mają jednak wartość ogólną: podobne zależności można sprawdzać u innych owadów i zwierząt. Autorzy wskazują, że kolejne zespoły mogą powtórzyć analizę na większej liczbie gatunków mrówek, a nawet w zupełnie innych grupach zwierząt.
Warto pamiętać, że to badanie porównawcze obejmujące jeden rodzaj mrówek. Pokazuje powiązania między rozmiarem ciała a energią mózgu, ale samo w sobie nie rozstrzyga o wszystkich mechanizmach ewolucji mózgu. Praca ukazała się w czasopiśmie „Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences”.
Źródło: Phys.org – „Smaller ants devote more of their resting energy budget to their brains”