Cлон и бактерия имеют сходный уровень энергетического обмена

Исследователи проанализировали наибольшую на текущий момент базу данных, включающую более трёх тысяч видов аэробных (использующих для дыхания кислород) живых существ - от бактерий и насекомых до крупных теплокровных млекопитающих, от водорослей до деревьев.

Сколько энергии расходует биологический организм на единицу массы за единицу времени, чтобы оставаться живым? На этот фундаментальный вопрос смогли ответить учёные из Петербургского института ядерной физики и Московского государственного университета, работавшие совместно с коллегами из США и ЮАР. Исследователи выяснили, что для живых существ, различающихся по массе более чем на 20 порядков (в сто квинтильонов раз), диапазон энергетического метаболизма остаётся, тем не менее, достаточно узким. Ученые связывают это с всеобщей биохимической универсальностью живых существ Земли.

Существование живого организма определяется количеством расходуемой им энергии. Эту энергию открытая биологическая система получает из окружающей среды - в виде пищи, химической энергии или солнечного света. Определение уровня энергетического метаболизма организма в пересчёте на единицу массы тела за единицу времени является одним из важнейших фундаментальных вопросов биологии. Ответ на него позволит подойти к формулированию общих принципов существования биосферы Земли.

Исследователи проанализировали наибольшую на текущий момент базу данных, включающую более трёх тысяч видов аэробных (использующих для дыхания кислород) живых существ - от бактерий и насекомых до крупных теплокровных млекопитающих, от водорослей до деревьев.

Вес организмов колебался от одной сотой доли пикограмма (10-14 г) у бактерии Francisella tularensis до четырёх тонн у слона Elephas maximus. Во внимание принимались только данные использования внутренних энергетических запасов в состоянии минимальной активности. Исследователи ожидали получить разброс значений уровней расхода энергии для разных организмов в 4000 - 65000 раз. Это следовало из универсальных аллометрических уравнений, описывающих зависимость метаболизма от массы тела. На практике выяснилось, что уровень энергетического обмена среди таких разных групп организмов как бактерии, зелёные растения, насекомые и теплокровные животные различается всего лишь в 30 раз и лежит в области 0.3-9 Вт/кг.

Проведённые исследования позволили обосновать ряд теоретических положений. Согласно разработанной концепции, эволюционное преимущество имеют виды, у которых уровень энергетического метаболизма находится внутри рассчитанного диапазона. Например, у животных, если их вес превышает несколько микрограмм, должна быть сформирована система активного дыхания. Это позволяет увеличить приток кислорода и вывести уровень энергетического обмена в оптимальную область. Следующий вопрос, который необходимо выяснить, заключается в том, какие именно биохимические процессы отвечают за обеспечение такого узкого энергетического диапазона на клеточном уровне...