21 May 2024
Австралийские исследователи провели серию расчетов по 81 виду животных и пришли к выводу, что энергозатраты матери при вынашивании потомства значительно выше, чем предсказывают существующие теории, а значит, и общая энергия, необходимая для репродукции, сильно превышает имеющиеся оценки. Особенно это касается живородящих млекопитающих и, в частности, человека. Отчет о работе опубликован в журнале Science.
Общие энергозатраты на репродукцию включают прямые, идущие непосредственно на рост нового организма, и непрямые, которые необходимы организму матери для вынашивания. Первые хорошо изучены и описаны, а по вторым четких данных нет, но существует несколько теорий, согласно которым они невелики — от 0 до 25 процентов от всей энергии, необходимой непосредственно для размножения с момента зачатия до родов. При этом знание энергетической стоимости беременности крайне важно для понимания эволюционных процессов, в частности отбора по уровню метаболизма и размерам тела.
Чтобы получить более объективные данные по этому вопросу, Сэмюэл Гинтер (Samuel Ginther) с коллегами по Университету Монаша разработал схему количественного моделирования с использованием классических методов оценки энергозатрат, основанных на биохимических (энергии реакций) и физических (теплопродукции) принципах. Прямые энергозатраты они рассчитывали как произведение массы потомства от одного репродуктивного акта и средней удельной энергии его тканей. А непрямые — как произведение повышения уровня материнского метаболизма во время беременности и ее продолжительности, деленное на два (исходя из предположения, что уровень метаболизма с течением беременности в целом возрастает линейно от нуля после зачатия до максимума перед родами). В эти расчеты они подставили имеющиеся данные по 81 виду животных (Metazoa) — от планктонных первичнополостных червей коловраток (Rotifera) до человека (Homo). Из-за отсутствия доступных данных в анализе не было птиц.
Абсолютные значения репродуктивных энергозатрат среди исследованных видов различалось на 11 порядков — от 0,000003 килоджоуля у коловратки Brachionus plicatilis до 470037 килоджоулей у белохвостого оленя (Odocoileus virginianus). Выяснилось, что у большинства (48 из 81) видов непрямые энергозатраты превышали прямые, причем их уровень мог доходить до 98 процентов от общей энергии, затраченной на размножение. У эктотерм (холоднокровных животных) их доля была ниже, чем у млекопитающих. При этом у живородящих эктотерм непрямые энергозатраты были несколько выше прямых (среднее отношение 1,21 к 1, или 55 процентов), а у икромечущих и яйцекладущих — ниже (в среднем 0,44 к 1, или 31 процент). У млекопитающих это отношение составило в среднем 8,62 к 1 — то есть почти 90 процентов приходилось на непрямые энергозатраты (это без учета затрат на лактацию). У человека этот показатель оказался одним из самых высоких (96 процентов), а самый низкий показатель среди исследованных млекопитающих — малой бурой ночницы (Myotis lucifugus) — все равно был не ниже 75 процентов.
Непрямые энергозатраты в каждой группе животных были прямо пропорциональны энергетическому составу (удельной энергии тканей) потомства, однако энергетическая динамика репродукции у них сильно различались. Кумулятивные массы потомства от одного цикла размножения у эктотерм и млекопитающих были схожими, но его удельная энергия и прямые энергозатраты у последних оказались ниже. В непрямых энергозатратах разница была гораздо более выраженной: хотя в среднем вынашивание потомства у млекопитающих занимало меньше времени, уровень метаболизма во время беременности у них возрастал в шесть раз больше, чем у эктотерм.
Таким образом, доля непрямых энергозатрат на репродукцию может быть на порядок выше, чем принято считать. Это значит, что онтогенез животных должен был и продолжает эволюционировать таким образом, чтобы предвидеть высокие энергозатраты на размножение и обеспечивать их. Также это могло повлиять на интенсивность заботы о потомстве у млекопитающих (большие энергетические вложения в вынашивание потомства повышают заинтересованность в его выживании) и другие эволюционные аспекты, заключают авторы работы.
Ранее международная группа исследователей проанализировала интенсивность обмена веществ более чем у шести тысяч человек и выяснила, что энергозатраты сильно различаются в зависимости от возраста, и человеческую жизнь можно разделить на четыре метаболических периода, которые сильно отличаются от бытовых представлений.
Источник: N+1
Фото: N + 1; Samuel C. Ginther et al. / Science, 2024
19 декабря 2023 года Международный институт развития научного сотрудничества «МИ ...
14 и 15 ноября в отеле «Националь» в Москве проходит III Международный форум «СМ ...
30 октября 2023 Центр научно-аналитической информации Института востоковедения Р ...
С 18 по 20 октября в Казани пройдет шестой международный «Медиафорум-2023: свобо ...
10-11 октября в Белграде прошла IX Международная встреча интеллектуалов на тему ...
Президент Международного Института Развития Научного Сотрудничества
Российский политолог, историк, публицист.
Доктор политических наук, профессор МГИМО
Генеральный директор Международного Института Развития Научного Сотрудничества
Научный руководитель Международного Института Развития Научного Сотрудничества
Доктор исторических наук.
Профессор
Председатель Попечительского совета Международного Института Развития Научного Сотрудничества
Доктор исторических наук, профессор, член-корреспондент РАН. Директор Института востоковедения РАН. Член научного совета Российского совета по международным делам.
Заместитель Председателя Попечительского совета Международного Института Развития Научного Сотрудничества
Доктор исторических наук.
Профессор кафедры стран постсоветского зарубежья РГГУ, профессор факультета глобальных процессов МГУ им. М.В. Ломоносова.