Zeer gevoelige positronbeeldvorming onthult kortetermijnpatronen van voedselverdeling in mierengroepen

Hoe mieren voedsel in realtime delen

Als we mieren zien samenstromen rond een suikervlek op het trottoir, vergeten we gemakkelijk dat wat daarna gebeurt—hoe dat voedsel wordt gedeeld—een complex sociaal proces is. Deze studie werpt een blik in die verborgen wereld met instrumenten die bekender zijn uit kankerscanners in ziekenhuizen dan uit achtertuinen. Door kleine sporen van radioactiviteit in levende mieren te volgen, laten de onderzoekers, minuut na minuut, zien hoe een mondvol suiker door één werkster wordt verspreid, of soms juist niet, door de groep.

Een nieuwe manier om verborgen stromen te bekijken

Begrijpen hoe voedsel door een mierengroep beweegt kan licht werpen op hoe sociale dieren hulpbronnen delen, werk coördineren en zich aanpassen aan veranderende omstandigheden. Eerdere studies gebruikten gekleurde of fluorescerende vloeistoffen om voedsel te volgen, of oudere radioactieve methoden die slechts incidentele momentopnamen opleverden. In dit werk paste het team een medische beeldvormingstechniek genaamd positronbeeldvorming aan om voedselstroom vrijwel continu en met hoge gevoeligheid te volgen. Ze mengden een langlevende, positron-uitstralende vorm van natrium door suikerwater, voerden dit gelabelde voedsel aan één werkster van de invasieve gele gekke mier, en lieten die mier terugkeren bij de groep. Terwijl de mieren mond-tot-mond-voeding uitvoerden, registreerde het beeldvormingssysteem waar het radioactieve suiker naartoe ging in de loop van de tijd, zonder de insecten te schaden.

Een honderd mieren zien een maaltijd delen

De onderzoekers begonnen met grote groepen van ongeveer 100 werksters. Één mier mocht het gelabelde suiker drinken en werd daarna in een container met haar nestgenoten geplaatst, tussen twee tegenover elkaar geplaatste detectoren. Gedurende drie uur legde het systeem een film vast met heldere plekken waar voedselconcentraties bij mieren waren. Om die film in cijfers om te zetten, creëerde het team een "index van dispersie"—een maat voor hoe onevenwichtig voedsel over de groep verdeeld was. Een hoge waarde betekende dat slechts enkele mieren het grootste deel van het voedsel hadden; een lage waarde betekende dat veel mieren vergelijkbare hoeveelheden hadden. In twee van de drie proefnemingen daalde de index snel binnen ongeveer 20 minuten en stabiliseerde daarna, wat aangeeft dat het voedsel breed was gedeeld onder veel werksters.

Wanneer delen stagneert in plaats van zich verspreidt

Het derde experiment met de grote groep vertelde een ander verhaal. In het begin begon voedsel zich te verspreiden, maar na ongeveer 15 minuten werd het weer geconcentreerd in slechts een paar mieren, en dit patroon van verspreiden en opnieuw concentreren herhaalde zich. Naderhand uitgevoerde metingen van radioactiviteit in elk individu bevestigden dat in deze proef slechts ongeveer de helft van de mieren uiteindelijk enig gelabeld voedsel ontving. De auteurs suggereren dat dit verschil kan weerspiegelen welke typen werksters aanwezig waren. Gele gekke mierengroepen bevatten foerageerders die geneigd zijn voedsel te doneren en verpleegsters die eerder ontvangen. Omdat de derde proef dezelfde bronkolonie kort na een eerdere bemonstering hergebruikte, kan die voornamelijk niet-foeragerende werksters hebben bevat, wat veranderde hoe voedingsstoffen werden doorgegeven.

Inzoomen op individuele mierenuitwisselingen

Om voedseldeling op het niveau van individuele interacties te zien, voerde het team een tweede type experiment uit met slechts 12 werksters. Wederom dronk één mier gelabeld suiker voordat ze bij de groep kwam, maar ditmaal was elke mier gemarkeerd met een gekleurd patroon en werd van boven gefilmd met een standaardcamera terwijl het positronbeeldvormingssysteem het radioactieve signaal vastlegde. Met trackingsoftware zetten de onderzoekers de video om in continue positiedata voor elk insect en combineerden dit vervolgens met de beeldvormingsgegevens. Dit stelde hen in staat, seconde voor seconde, te schatten hoeveel gelabeld suiker elke mier droeg en hoe dat bedrag veranderde wanneer werksters elkaar ontmoetten en voedsel uitwisselden. De resultaten lieten duidelijk zien dat mieren zich kort na de start begonnen te clusteren en dat het gelabelde voedsel zich van de aanvankelijk gevoede mier naar haar buren verspreidde.

Wat dit betekent voor het bestuderen van sociaal leven

Door medische beeldvorming te combineren met zorgvuldige tracking levert deze studie een nieuwe manier om sociale insecten te observeren bij het delen van voedsel, zowel in grote als in kleine groepen. De methode is gevoelig genoeg om zeer kleine hoeveelheden voedsel te detecteren en flexibel genoeg om te werken bij soorten waarbij gekleurde kleurstoffen moeilijk te zien zijn. De bevindingen tonen dat voedsel niet altijd gelijkmatig door een groep diffundeert: soms wordt het snel breed gedeeld, en andere keren circuleert het voornamelijk tussen enkele individuen, waarschijnlijk afhankelijk van welke werksters aanwezig zijn en welke rollen ze vervullen. Voor niet-specialisten is de kernboodschap dat een mierengroep enigszins gedraagt als een levend lichaam, met gespecialiseerde "organen" en "circulatieroutes" voor voedsel—en dat we nu, voor het eerst, die interne circulatie in realtime kunnen volgen.

Bronvermelding: Suzui, N., Yamaguchi, M., Higashino, S. et al. Highly sensitive positron imaging reveals short-term food distribution patterns in ant groups. Sci Rep 16, 6833 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-36930-3

Trefwoorden: social gedrag van mieren, voedseldeling, radio-isotoopbeeldvorming, trophallaxis, collectief foerageren