Insektkolonier er som individer

En rekke av de biologiske regelmessighetene som gjelder for individuelle dyr, gjelder også for hele kolonier av insekter. Det støtter ideen om å betrakte insektkolonier som superorganismer.  
3.2 2010 05:00


Gigantiske termittuer er imponerende byggverk. Termittkolonien fungerer som en superorganisme som har gjort konstruksjonen mulig. (Foto: iStockphoto/Terraxplorer)

Insektkolonier som dem man finner i en maurtue eller i en bikube, er imponerende samfunn hvor en stor mengde individer arbeider mot samme mål.

Insektene spesialiserer seg og kan i fellesskap utrette utrolige ting.

For eksempel kan en million termitter bygge en åtte meter høy termittue med et effektivt ventilasjonsanlegg. De enkelte insektene har ikke store evnene som arkitekter, men til sammen greier de seg fantastisk.

Det har fått visse forskere til å kalle insektkolonier for superorganismer.

På samme måte som cellene i kroppen vår er spesialiserte og «arbeider sammen» om å holde liv i oss og kanskje til og med føre slekten videre, kan de enkelte insektene forstås som deler av en stor superorganisme.

Spørsmålet er hvor mye hold det er i analogien. Hvor langt kan man gå i å sammenligne insektkolonier med individer som lever alene? Nå har en gruppe forskere levert en del av svaret: Ganske langt!

Følger reglene

De amerikanske biologene har analysert data om 168 forskjellige insektsamfunn av blant annet maur, termitter, bier og veps.

Og de kunne vise at man rent matematisk godt kan forsvare å kalle koloniene for superorganismer – forstått på den måten at koloniene følger de samme biologiske reglene som enkeltindivider.

Forskerne undersøkte blant annet om kolonienes stoffskifte er proporsjonalt med insektenes samlede masse (i trekvart potens). Slik er det nemlig generelt med dyr.

En katt er cirka 100 ganger tyngre enn en mus, men stoffskiftet er ikke 100 ganger større – i stedet er stoffskiftet nærmere 100 i 3/4 potens, det vil si om lag 31,6 ganger større.


Sammenhengen mellom stoffskifte og samlet masse er den samme uansett om man ser på individuelle insekter (røde sirkler) eller på hele insektkolonier (svarte firkanter). (Graf: PNAS)

Den sammenhengen, som kalles Kleibers lov, kan man finne hos svært mange levende organismer, fra bakterier til blåhvaler. Og nå har forskerne altså vist at den også gjelder for insektkolonier – i hvert fall nesten, for faktoren ble målt til 0,81 i stedet for 0,75.

Potensregel for kjønnsorganer

Man kan også finne en proporsjonalitet mellom produksjonen av biomasse og den samlede vekten av et dyr – og sammenhengen kan gjenfinnes hos hele kolonier, kan forskerne konstatere.

Biologene har i tillegg sett nærmere på en tilsvarende potensregel for størrelsen av kjønnsorganer; vekten av et dyrs kjønnskjertler (gonader) er proporsjonal med dyrets samlede vekt i trekvart potens.

En katt har altså cirka 32 ganger så store kjønnskjertler som en mus. Og ja – regelen gjelder også for kolonier, hvis man oppfatter dronningen (eller dronningene, hvis det er flere av dem) som superorganismens kjønnskjertel.

Også koloniens vekstrate og levetid – definert ved dronningens levetid – følger samme regler som enkeltindivider.

Nettverk fordeler energien

Forskerne vil selvfølgelig gjerne finne ut hva det er som ligger bak disse regelmessighetene, som altså både gjelder for individer og hele insektkolonier. Hvordan er de oppstått gjennom naturlig utvalg?

– Det korte svaret er: Det vet vi ikke, forteller James Gillooly fra University of Florida til videnskab.dk. Men han vil likevel vel komme med et forslag:

– I artikkelen foreslår vi at de tre lignende strukturene som brukes til transport av energi og materiale i kolonier gir samme type stordriftsfordeler som gjelder for de nettverkene som fordeler energi og næringsstoffer i organismer som mennesker – altså blodomløpet.

Ifølge Gillooly og resten av forskerne bak artikkelen kan man tenke seg at individene i en koloni – som cellene i en kropp – gjennom evolusjon har skapt selvorganiserte nettverk som optimerer strømmen av energi og stoffer.

Og at disse nettverkene følger de potensreglene man har observert.

Arbeidermaur og hudceller dør hele tiden

Det er spennende – om enn ikke nye – tanker at evolusjonen ikke bare virker på individnivå, men også på hele kolonier. Jacobus Boomsma, som er professor ved biologisk institutt på Københavns Universitet, kan også se paralleller mellom cellene i et individ og individene i en koloni.

– Det er logisk å postulere at de fysiologiske lovene vi kjenner fra individer, også må fungere på det nivået hvor individer er gått sammen i en koloni, sier han. – Og denne hypotesen støttes av de resultatene som forskerne er kommet fram til.

– Det betyr ikke noe for overlevelsen av en koloni at ti arbeider-individer dør. Og på samme måte mister vi jo en masse hudceller hver dag, uten at det er avgjørende for at vår kropp overlever, fortsetter Boomsma.

– Og på samme måte som kroppens celler ikke kan leve utenfor kroppen, kan ikke en maur leve uten en maurtue, så en koloni er kanskje mer et kollektiv med individaktige egenskaper enn en superorganisme.

– Parallellene er der, og de er spennende. Det er bra å ha dem dokumentert, avslutter han.

Spørsmålet er om resultatet kan brukes til noe. Forskerne håper at det for eksempel kan bidra til å finne ut hvilken evolusjonskraft som fikk insektene til å danne kolonier.

Evolusjon på flere plan

Boomsma er leder av Center for Social Evolution ved Københavns Universitet, og han er fascinert av den måten maur, termitter, bier og veps har utviklet kolonier hvor individets overlevelse er underordnet koloniens overlevelse.

Han har en hypotese om at insektkoloniene har oppstått i forbindelse med livslangt monogami hos visse insekter.

For når foreldrene er absolutt monogame og altså bare får avkom med hverandre, kan arbeidere være sikre på at alle deres søsken har like mye felles genmateriale som deres eget avkom ville hatt.

Når arbeidermaur sliter for å føre slekten videre, arbeider de dermed for en god sak – nemlig overleveringen av de samme genene som de selv har. Og i det store bildet gjør det ikke så mye at de selv er sterile.

Utviklingen fra individuelle insekter til insektkolonier er bare skjedd for fire typer insekter, og man kan trekke en parallell til utviklingen fra encellede organismer til flercellede organismer, som også har flere forskjellige celletyper.

Det var nemlig noe av en evolusjonær bedrift, og det er heller ikke noe som har skjedd særlig ofte i historiens løp.

Slike evolusjonære sprang krevde at reproduktive konflikter mellom de lavere enhetene ble løst, slik at de kreftene som kunne ødelegge samarbeidet, kom under kontroll.

Og de siste årene er forskerne begynt å innse at den samme teorien kan brukes til å forklare altruistiske arbeidermaur og symbioser av celler i en kropp.

Referanse og lenker:

Chen Hou, Michael Kaspari, Hannah B. Vander Zanden & James F. Gillooly, Energetic basis of colonial living in social insects, Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), januar 2010.

Danmark Grundforskningsfonds Center for Social Evolution

 

forskning.no ønsker en åpen og saklig debatt. Vi forbeholder oss retten til å fjerne innlegg. Du må bruke ditt fulle navn. Vis regler

Regler for leserkommentarer på forskning.no:

  1. Diskuter sak, ikke person. Det er ikke tillatt å trakassere navngitte personer eller andre debattanter.
  2. Rasistiske og andre diskriminerende innlegg vil bli fjernet.
  3. Vi anbefaler at du skriver kort.
  4. forskning.no har redaktøraransvar for alt som publiseres, men den enkelte kommentator er også personlig ansvarlig for innholdet i innlegget.
  5. Publisering av opphavsrettsbeskyttet materiale er ikke tillatt. Du kan sitere korte utdrag av andre tekster eller artikler, men husk kildehenvisning.
  6. Alle innlegg blir kontrollert etter at de er lagt inn.
  7. Du kan selv melde inn innlegg som du mener er upassende.
  8. Du må bruke fullt navn. Anonyme innlegg vil bli slettet.

Annonse

Emneord