Wysoce czułe obrazowanie pozytronowe ujawnia krótkoterminowe wzorce dystrybucji pokarmu w grupach mrówek

Jak mrówki dzielą się pokarmem w czasie rzeczywistym

Kiedy obserwujemy mrówki tłoczące się wokół słodkiej plamy na chodniku, łatwo zapomnieć, że to, co wydarzy się dalej — w jaki sposób ten pokarm zostanie rozdzielony — jest złożonym procesem społecznym. To badanie zagląda do tego ukrytego świata za pomocą narzędzi bardziej znanych z aparatów do skanowania nowotworów niż z przydomowych obserwacji. Śledząc maleńkie ślady promieniowania wewnątrz żywych mrówek, badacze pokazują, minuta po minucie, jak kęs cukru pobrany przez jednego robotnika rozprzestrzenia się, a czasem nie rozprzestrzenia, w obrębie grupy.

Nowy sposób obserwacji ukrytych przepływów

Zrozumienie, jak pokarm przemieszcza się w grupie mrówek, może dostarczyć wglądu w to, jak zwierzęta społeczne dzielą zasoby, koordynują pracę i przystosowują się do zmieniających się warunków. Wcześniejsze badania używały zabarwionych lub fluorescencyjnych płynów do śledzenia pokarmu albo starszych metod radioaktywnych, które dawały jedynie okazjonalne migawki. W tym projekcie zespół zaadaptował technikę medyczną zwaną obrazowaniem pozytronowym, aby śledzić przepływ pokarmu niemal ciągle i z dużą czułością. Do wody z cukrem dodano długowieczną, emitującą pozytony formę sodu, podano to znakowane pożywienie jednej robotnicy inwazyjnej mrówki chorągiewkowej żółtej (yellow crazy ant), a następnie pozwolono jej powrócić do grupy. Gdy mrówki angażowały się w karmienie usta-usta, system obrazowania rejestrował, dokąd z czasem trafiał radioaktywny cukier, nie szkodząc owadom.

Obserwacja stu mrówek dzielących posiłek

Badacze najpierw przyjrzeli się dużym grupom liczącym około 100 robotnic. Jednej mrówce pozwolono napić się znakowanego cukru, a potem umieszczono ją w pojemniku z gniazdownicami, który stał między dwoma przeciwległymi detektorami. Przez trzy godziny system wykonał film pokazujący jasne plamy, gdzie znajdowały się mrówki o skoncentrowanym pokarmie. Aby zamienić ten film na dane liczbowe, zespół stworzył „wskaźnik dyspersji” — miarę tego, jak nierównomiernie pokarm był rozłożony w grupie. Wysoka wartość oznaczała, że tylko kilka mrówek posiada większość pokarmu; niska wartość — że wiele mrówek miało podobne ilości. W dwóch z trzech prób wskaźnik szybko spadł w ciągu około 20 minut, a potem ustabilizował się, co wskazywało, że pokarm został szeroko rozdzielony między wieloma robotnicami.

Gdy dzielenie się zatrzymuje się zamiast rozprzestrzeniać

Trzecie doświadczenie na dużej grupie opowiedziało inną historię. Na początku pokarm zaczął się rozprzestrzeniać, ale po około 15 minutach znów skoncentrował się tylko w kilku mrówkach, a ten wzorzec rozprzestrzeniania i ponownej koncentracji powtarzał się. Kolejne pomiary radioaktywności w poszczególnych osobnikach potwierdziły, że w tej próbie tylko około połowa mrówek ostatecznie otrzymała jakikolwiek znakowany pokarm. Autorzy sugerują, że może to odzwierciedlać różnice w składzie rodziny roboczej. Grupy żółtych mrówek chorągiewkowych obejmują zbieraczy, którzy skłonni są oddawać pokarm, oraz pielęgniarki, które skłonne są go przyjmować. Ponieważ trzecia próba powtórnie użyła tej samej kolonii krótko po poprzednim pobraniu, mogła zawierać głównie osobniki nienapływowe, co zmieniło sposób przekazywania składników odżywczych.

Zbliżenie na pojedyncze wymiany między mrówkami

Aby zobaczyć dzielenie się pokarmem na poziomie pojedynczych interakcji, zespół przeprowadził drugi rodzaj eksperymentu używając tylko 12 robotnic. Ponownie jedna mrówka napiła się znakowanego cukru przed dołączeniem do grupy, ale tym razem każda mrówka była oznakowana kolorowym wzorem i filmowana z góry zwykłą kamerą, podczas gdy system obrazowania pozytronowego rejestrował sygnał radioaktywny. Używając oprogramowania do śledzenia, badacze przekształcili wideo w ciągłe dane pozycji dla każdego owada, a następnie połączyli je z danymi obrazowania. Pozwoliło to oszacować, sekunda po sekundzie, ile znakowanego cukru nosiła każda mrówka i jak ta ilość zmieniała się w miarę spotkań i wymiany pokarmu. Wyniki wyraźnie pokazały, że mrówki gromadziły się wkrótce po rozpoczęciu, a znakowany pokarm przemieszczał się z początkowo nakarmionej mrówki do jej sąsiadów.

Co to oznacza dla badań życia społecznego

Łącząc medyczny typ obrazowania z precyzyjnym śledzeniem, to badanie dostarcza nowej metody obserwacji, jak owady społeczne dzielą się pokarmem zarówno w dużych, jak i małych grupach. Metoda jest na tyle czuła, że wykrywa bardzo małe ilości pokarmu i wystarczająco elastyczna, by działać w gatunkach, w których barwne barwniki są trudne do zauważenia. Wyniki pokazują, że pokarm nie zawsze rozprasza się płynnie w grupie: czasem szybko staje się szeroko dzielony, a innym razem krąży głównie między kilkoma jednostkami, prawdopodobnie w zależności od tego, jakie role pełnią obecne robotnice. Dla laików kluczowy wniosek jest taki, że grupa mrówek zachowuje się trochę jak żywe ciało, z wyspecjalizowanymi „organami” i „trasami krążenia” dla pokarmu — i teraz, po raz pierwszy, możemy obserwować to wewnętrzne krążenie rozgrywające się w czasie rzeczywistym.

Cytowanie: 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

Słowa kluczowe: społeczne zachowanie mrówek, dzielenie się pokarmem, obrazowanie radioizotopowe, trofalia, zbiorowe zdobywanie pokarmu