Закон джунглей един для всех

Мы учили, но забыли...

Не смотря на то, что по школьной программе все изучали биологию, мало кто из нас может ответить на вопрос, почему сердце слона и мыши, к примеру, за жизнь бьётся примерно одинаковое количество раз, но при этом срок жизни мыши - 1 год, а слоны доживают и до 70 лет.

Вряд ли многие также знают, что в начале 1930-х годов, после проведения ряда наблюдений, швейцарскому биологу Максу Клайберу удалось вывести уникальный закон. Согласно нему стало возможно объяснить причину, по которой некоторые жизненные процессы у мелких организмов на Земле протекают быстрее, чем у крупных. Такие, как взросление, старение, размножение. Согласно этой теории масса организма соотносится со скоростью базального метаболизма (количества энергии минимально необходимого организму для поддержания собственной жизни в покое) для абсолютного большинства живых существ в пропорции 3/4.

Истина где-то рядом

Долгое время это утверждение оставалось аксиомой, и не было ответа на вопрос, почему же происходит именно так, а не иначе. Однако совсем недавно, работая над совместным проектом, которым руководили Джайант Банавар и Тодд Кук, биологи из Италии, Швейцарии и США получили новые данные, сумевшие разрешить эту загадку. Результаты исследования были подробно опубликованы в одном из февральских номеров PNAS.

Проведённое ими исследование состояло в сравнительном анализе процессов жизнедеятельности растения и животного. В качестве объектов наблюдения выбраны были дерево и тигр. На первый взгляд эти организмы совершенно различны. Дерево неподвижно на протяжении всей своей жизни, в отличие от тигра, который находится постоянно в движении, основная доля массы дерева приходится на ветви и ствол, в то время как масса тигра распределена равномерно, оба организма получают необходимую энергию абсолютно разными путями. Однако и у дерева, и у тигра имеются специализированные клетки, отвечающие за обмен веществ, система передачи энергии устроена аналогично и у обоих организмов имеется внешний покров, служащий для обмена энергией с внешней средой.

Наблюдение позволило выявить интересную особенность: организм животных же переваривает для этого пищу, при этом выделяя тепло, от излишка которого ему приходится постоянно избавляться. Но площадь кожного покрова животных недостаточно велика в отличие от растений, площадь поверхности которых практически равна занимаемому ими пространству, и он в одиночку не может обеспечить эффективное регулирование температуры тела, иначе бы скорость метаболизма и размер животного соотносились бы в пропорции 2/3.

Стало понятно, что недостаёт одного элемента в этом уравнении, и именно его поколения учёных с упорством пытались обнаружить. За многие годы было выдвинуто множество теорий, в которых в качестве потерянного звена выдвигались и площади поверхности внутренних органов, и степень разветвлённости кровеносных сосудов.

Всё гениальное - просто

Но как оказалось, ответ был гораздо проще. Искомым элементом является скорость перемещения крови в организме, транспортирующей питательные вещества. Для животных - это скорость, с которой сердце перекачивает кровь. У всех растений, независимо от размера, этот процесс протекает с одинаковой скоростью, в то время как у животных скорость кровотока равняется массе организма в степени 1/12.

Говоря о прикладной пользе этого закона, упомянуть стоит хотя бы то, что с его помощью по результатам тестирования медикаментов на животных рассчитывается необходимая дозировка для человека. Кроме того, закон Клайбера показывает, как две сформировавшиеся в ходе эволюции крупные группы, - растения и животные, - демонстрируют одинаковую эффективность использования энергии.