2023 Szerző: Sophia Otis | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-05-21 01:49
Az életkutatók régóta fenntartják, hogy a testméret alapján a kis szervezetek metabolikusan aktívabbak, mint a nagy szervezetek. Egy új tanulmány azonban, amelyet Bai-Lian Li, az UC Riverside ökológia professzora vezetett, azt mutatja, hogy ez csak az evolúciósan szorosan rokon élőlényekre igaz, amelyek testtömege legfeljebb 6-7 nagyságrenddel különbözik. testtömegben egy elefánt és egy cickány között.
E feltételeknek nem megfelelő élőlénypár esetében, vagyis olyan organizmusok esetében, amelyek evolúciósan nem állnak szoros rokonságban, és amelyek testtömeg-különbsége meghaladja a 6-7 nagyságrendi tartományt, a kutatók azt találják, hogy a kis szervezet tömegegységenként körülbelül ugyanannyi energiát fogyaszt, mint a nagy szervezet: 1-10 wattot testtömeg-kilogrammonként a szervezetek nyugalmi állapotában.
Más szóval, míg az egységnyi testtömegre vetített anyagcsere-aktivitás egy élőlénycsoporton belül, például az emlősökön belül változik, általában nem változik nagy mértékben, ha két különböző, egymástól nagyban eltérő csoportot hasonlítunk össze – például baktériumok és emlősök.
„Eredményeink azt mutatják, hogy létezik egy univerzális tömegegységre jutó energiaellátás, amely képes fenntartani az életet az élőlényekben, mérettől függetlenül” – mondta Li. „Úgy tűnik, hogy az élő anyag képes a saját optimális ritmusában működni, felülírva a testméret evolúciós növekedése által támasztott különféle korlátokat.”
A tanulmány eredményei a Proceedings of the Royal Society: Biological Sciences október 22-i számában jelennek meg.
A tanulmány az első, amely összehasonlítja a baktériumok anyagcseréjét a nagyobb organizmusokéval, és az első, amely nagyon változatos szervezetcsoportokat fed le – az egysejtű és többsejtű szervezetektől a növényi levelekig, rovarokig és emlősökig.
Li elmagyarázta, hogy minden élő szervezetnek az elfogyasztott táplálékból nyert energiát kell szállítania, hogy támogassa belső szervei, például az agy vagy a szív működését. Minél nagyobb a szervezet, annál távolabb vannak a szervek a testfelülettől. "Ez egyre nehezebbé teszi a nagyobb szervezetek energiaellátását" - mondta. „Például a baktériumoknak kevesebb mint egy mikronon kell szállítaniuk a kapott táplálékot, ami a testhosszuk, miközben az elefánt törzse és egy szerv, például agya vagy szíve közötti távolság körülbelül tízmilliószor nagyobb. A nagy méret fizikai korlátai ellenére úgy találtuk, hogy az elefántok képesek szöveteiket az apró baktériumokéhoz hasonló sebességgel ellátni.”
Az életkutatók eddig azt a nézetet vallották, hogy az élő szervezetek tulajdonságait a változó külső fizikai környezet alakítja, amelyhez az élőlényeknek folyamatosan alkalmazkodniuk kell. Az új tanulmány azonban azt állítja, hogy az élő szervezetek képesek felülkerekedni a saját fizikai tulajdonságaik és külső környezetük által rájuk rótt fizikai korlátokon, hogy fenntartsák az optimális biokémiai jellemzőket, például a kutatók által vizsgált tömegspecifikus anyagcsere sebességet.
A kutatók elemzése azt is kimutatja, hogy az egységnyi testtömegre jutó energiafogyasztás mértéke csökken a testméret növekedésével az evolúciósan közel álló szervezetek csoportjaiban, például az emlősökben. Például egy elefánt testének egy grammja 25-ször kevesebb energiát használ fel, mint egy cickány testének egy grammja, ami megmagyarázza, miért kell a cickányoknak gyakrabban enniük, mint az elefántoknak. Másrészt egy baktérium, amely evolúciós értelemben nem rokon az elefánttal, megközelítőleg ugyanannyi energiát fogyaszt testtömegegységenként, mint az elefánt.
A kutatók összesen 80 baktériumfajt elemeztek, és az UCR-ben és az oroszországi Szentpéterváron végeztek munkát. Anastassia M. Makarieva, az UCR és az Orosz Tudományos Akadémia munkatársa; és Victor G. Gorshkov, az Orosz Tudományos Akadémia munkatársa működött együtt a tanulmányban. Az Egyesült Államok Nemzeti Tudományos Alapítványa és az Orosz Alaptudományi Alap nyújtott támogatást.
