Высокочувствительная позитронная визуализация выявляет кратковременные схемы распределения пищи в группах муравьев

Как муравьи делят пищу в реальном времени

Когда мы наблюдаем, как муравьи толпятся вокруг пролитого на тротуаре сладкого сиропа, легко забыть, что то, что происходит дальше — то есть как эта пища распределяется — представляет собой сложный социальный процесс. В этом исследовании заглядывают внутрь этого скрытого мира с помощью инструментов, более привычных для больничных сканеров на предмет рака, чем для приусадебного участка. Отслеживая крошечные следы радиоактивности внутри живых муравьев, исследователи показывают, минута за минутой, как глоток сахара, принятое одним рабочим, распространяется — или иногда не распространяется — по группе.

Новый способ наблюдать скрытые потоки

Понимание того, как пища перемещается по группе муравьев, может пролить свет на то, как социальные животные делят ресурсы, координируют работу и приспосабливаются к меняющимся условиям. Ранние исследования использовали окрашенные или светящиеся жидкости для отслеживания пищи или более старые радиоактивные методы, дававшие лишь отдельные снимки. В этой работе команда адаптировала медицинскую технику — позитронную визуализацию — чтобы следить за потоком пищи почти непрерывно и с высокой чувствительностью. Они растворили долгоживущий позитрон-излучающий изотоп натрия в сахарной воде, покормили этой меченой пищей одного рабочего инвазивного муравья-«безумца» жёлтого цвета, а затем вернули этого муравья в группу. Пока муравьи обменивались пищей ртом к рту, система визуализации регистрировала, куда со временем шёл радиоактивный сахар, не причиняя вреда насекомым.

Наблюдая, как сотня муравьев делит еду

Сначала исследователи изучали крупные группы — примерно по 100 рабочих. Одному муравью позволяли выпить меченый сироп, а затем помещали его в контейнер с товарищами по гнезду, находившимися между двумя противоположными детекторами. В течение трёх часов система записывала «фильм», на котором яркие пятна указывали на муравьев с высокой концентрацией пищи. Чтобы превратить этот фильм в числа, команда создала «индекс дисперсии» — меру того, насколько неравномерно пища распределена по группе. Высокое значение означало, что большинство пищи сосредоточено у немногих муравьев; низкое — что многие муравьи имеют схожие количества. В двух из трёх опытов индекс быстро падал примерно в течение 20 минут, а затем стабилизировался, что указывает на широкое распределение пищи среди многих рабочих.

Когда дележ задерживается вместо того чтобы распространяться

Третий эксперимент на большой группе показал иную картину. Сначала пища начала распространяться, но примерно через 15 минут снова сконцентрировалась лишь в нескольких муравьях, и эта цикличность распространения и реконцентрации повторялась. Последующие измерения радиоактивности у каждого отдельного муравья подтвердили, что в этом опыте только около половины особей в итоге получили меченую пищу. Авторы предполагают, что это может отражать различия в типах рабочих. В группах желтых «безумных» муравьев есть раздающие — форейджеры — и принимающие — «няньки». Поскольку в третьем опыте та же исходная колония использовалась вскоре после предыдущего отбора, в ней могло быть преимущественно малофорейджерных рабочих, что изменило пути передачи питательных веществ.

Приближение: обмены между отдельными муравьями

Чтобы увидеть дележ пищи на уровне индивидуальных взаимодействий, команда провела второй тип эксперимента с участием всего 12 рабочих. Снова один муравей выпивал меченый сироп перед тем, как вернуться в группу, но на этот раз каждый муравей был отмечен цветным узором и снят сверху обычной камерой, пока система позитронной визуализации записывала радиоактивный сигнал. С помощью программ для трекинга исследователи превратили видео в непрерывные данные о положении каждого насекомого и затем объединили эти данные с визуализацией. Это позволило им оценивать, секунда за секундой, сколько меченого сахара нес каждый муравей и как эта величина менялась, когда рабочие встречались и обменивались пищей. Результаты явно показали, что вскоре после начала муравьи образовывали скопления, и меченая пища двигалась от первоначально накормленного муравья к его соседям.

Что это значит для изучения социальной жизни

Соединив медицинскую визуализацию с точным трекингом, это исследование даёт новый способ наблюдать, как социальные насекомые делят пищу в больших и малых группах. Метод достаточно чувствителен, чтобы обнаруживать очень малые количества пищи, и достаточно гибок, чтобы работать у видов, где трудно увидеть окрашенные метки. Результаты показывают, что пища не всегда равномерно «диффундирует» по группе: иногда она быстро становится широко распределённой, а иногда циркулирует в основном среди нескольких особей — вероятно, в зависимости от состава рабочих и их ролей. Для неспециалистов главный вывод таков: группа муравьев ведёт себя отчасти как живой организм, с специализированными «органами» и «сосудистыми путями» для пищи — и теперь, впервые, мы можем наблюдать эту внутреннюю циркуляцию в реальном времени.

Цитирование: 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

Ключевые слова: социальное поведение муравьев, дележ пищи, радиоизотопная визуализация, трофаллаксия, коллективный поиск пищи