Что бы вы предпочли – сражаться с уткой размером с лошадь или с сотней лошадей размером с утку? Этот шутливый и нереалистичный вопрос, тем не менее, затрагивает серьёзную идею – противостояние между количеством и качеством. Новое исследование показывает, что этот же компромисс формировал эволюцию, особенно способствуя появлению сложных сообществ животных.
Недавние данные, опубликованные 19 декабря 2025 года в журнале Science Advances, раскрывают стратегию некоторых видов муравьев, которые строят свои колонии, отдавая предпочтение численности, а не индивидуальной прочности. Эти насекомые выделяют меньше ресурсов на кутикулу – твёрдый внешний слой экзоскелета каждого отдельного рабочего муравья. Освобождённые питательные вещества, таким образом, направляются на производство большего количества особей. Исследователи убеждены, что такой подход – создание многочисленных, менее защищённых муравьев вместо небольшого числа хорошо бронированных – оказался эволюционно успешным. Эти результаты помогают понять, как могут меняться особи по мере развития больших, сложных обществ, включая человеческие.
«В биологии давно стоит вопрос, что происходит с особями по мере усложнения обществ, в которых они живут. Например, индивидуумы могут стать проще, потому что задачи, которые одиночный организм должен выполнять самостоятельно, могут решаться коллективно», – объясняет старший автор исследования, Эван Экономо, заведующий кафедрой энтомологии в Университете Мэриленда. В этом контексте, по его словам, особи могут становиться «дешевле», то есть требовать меньше ресурсов для формирования и производиться в больших количествах, даже если каждая из них менее физически вынослива. «Эта идея до сих пор не проверялась явно с помощью крупномасштабных анализов социальных насекомых», – добавляет Экономо.
Муравьи представляют собой уникальную систему для изучения эволюции сложных обществ. Колонии этих насекомых, в зависимости от вида, могут насчитывать от нескольких десятков до многих миллионов особей. «Муравьи повсюду, – отмечает ведущий автор исследования, Артур Матте, аспирант по зоологии Кембриджского университета. – Однако фундаментальные биологические стратегии, которые позволили им создавать массивные колонии и обеспечили их необычайное разнообразие, до сих пор остаются неясными». Исследовательская группа предположила, что размер колонии может быть связан с тем, сколько муравьи инвестируют в свою кутикулу.
Кутикула выполняет несколько важнейших функций: она защищает муравьев от хищников, высыхания и болезней, а также обеспечивает структурную поддержку для их мышц. Однако её производство требует значительных затрат дефицитных питательных веществ, таких как азот и различные минералы. Создание более толстой кутикулы потребляет больше этих ресурсов, что потенциально может ограничивать количество особей, которых способна поддерживать колония.
Чтобы проверить эту гипотезу, учёные проанализировали обширный набор данных, включающий 3D рентгеновские снимки более чем 500 видов муравьев. Они измерили как общий объём тела, так и объём кутикулы, обнаружив, что инвестиции в кутикулу значительно варьируются – от 6% до 35% объёма тела муравья. Когда эти измерения были включены в эволюционные модели, выявилась чёткая тенденция: виды, которые тратили меньше ресурсов на кутикулу, как правило, формировали более крупные колонии.
Хотя более тонкая кутикула делает отдельных муравьев более уязвимыми, авторы предполагают, что этот компромисс фактически способствует росту больших обществ. Уменьшение брони может идти рука об руку с другими полезными социальными чертами, такими как коллективный сбор пищи, совместная защита гнезда и разделение труда – все эти атрибуты становятся более выраженными по мере роста колоний. «Муравьи сокращают инвестиции на каждого рабочего в одну из самых дорогостоящих с точки зрения питательных веществ тканей ради блага коллектива», – объясняет Матте. «Они переходят от самоинвестирования к распределённой рабочей силе, что приводит к формированию более сложных обществ. Эта модель перекликается с эволюцией многоклеточности, где кооперативные единицы могут быть индивидуально проще одноклеточных организмов, но коллективно способны на гораздо большую сложность».
Исследователи также обнаружили, что меньшие инвестиции в кутикулу связаны с более высокими темпами диверсификации. Биологи часто используют диверсификацию, отражающую частоту образования новых видов, как маркер эволюционного успеха. Экономо подчеркнул, что очень немногие черты были связаны с диверсификацией у муравьев, что делает этот результат особенно поразительным. Точная причина, по которой снижение инвестиций в кутикулу способствует видообразованию, пока неясна. Одна из ведущих гипотез заключается в том, что муравьи с более низкими пищевыми потребностями могут осваивать среды обитания, где ресурсы ограничены. «Требование меньшего количества азота может сделать их более универсальными и способными завоевывать новые среды», – отметил Матте.
Авторы также предполагают, что по мере усложнения муравьиных обществ, такие групповые защитные механизмы, как коллективная защита гнезда и контроль над болезнями, уменьшали потребность в тяжёлой индивидуальной броне. Это могло создать самоподдерживающийся цикл: меньшие инвестиции в кутикулу позволяют колониям расти, а более крупные колонии ещё больше снижают давление на каждого муравья в плане сильной защиты. «Я думаю об этом как об эволюции «сжимаемости», – смеётся Экономо. – Многие дети обнаружили, что насекомые не все одинаково прочны». Возможно, другие социальные организмы, включая термитов, следовали схожим эволюционным путям, хотя эта возможность требует дальнейших исследований.
Открытия имеют значение не только для мира насекомых. Исследователи проводят параллели с военной историей человечества, где тяжелобронированных рыцарей в конечном итоге сменили специализированные солдаты, такие как лучники и арбалетчики. Экономо также ссылается на Законы Ланчестера – математические уравнения, разработанные во время Первой мировой войны, которые исследуют, когда большое количество более слабых бойцов может одолеть меньшую, но более сильную группу. «Компромисс между количеством и качеством встречается повсюду – в еде, которую вы едите, в книгах, которые читаете, в потомстве, которое хотите вырастить», – говорит Матте. «Было увлекательно проследить, как муравьи справлялись с этим на протяжении своей долгой эволюции. Мы увидели, как линии развития принимали разные направления, формировались разными ограничениями и средами, и в конечном итоге привели к необычайному разнообразию, которое мы наблюдаем сегодня».
Работа «The evolution of cheaper workers facilitated larger societies and accelerated diversification in ants» была опубликована в журнале Science Advances 19 декабря 2025 года. Исследование поддержано Окинавским институтом науки и технологий, Японским обществом содействия науке KAKENHI (24K01785), Кембриджским университетом и Фондом общих исследований 2022/2023 (17121922) от Совета по грантам на исследования Гонконга.
