https://frosthead.com

מושבות נמלים שומרות על זיכרונות העולים על אורך החיים של הפרטים

כמו מוח, מושבת נמלים פועלת ללא שליטה מרכזית. כל אחד מהם הוא קבוצה של אנשים אינטראקציה, נוירונים או נמלים, המשתמשים באינטראקציות כימיות פשוטות שבמצטבר מייצרים את התנהגותם. אנשים משתמשים במוחם כדי לזכור. האם מושבות נמלים יכולות לעשות זאת? שאלה זו מובילה לשאלה נוספת: מהו זיכרון? עבור אנשים, זיכרון הוא היכולת לזכור משהו שקרה בעבר. אנו גם מבקשים ממחשבים לשחזר פעולות בעבר - מיזוג הרעיון של המחשב כמוח ומוח כמחשב הביא אותנו לקחת 'זיכרון' כדי לומר משהו כמו המידע המאוחסן בכונן הקשיח. אנו יודעים שהזיכרון שלנו מסתמך על שינויים עד כמה קבוצה של נוירונים מקושרים מעוררים זה את זה; שזה מחוזק איכשהו במהלך השינה; וכי הזיכרון האחרון והארוך טווח כרוך במעגלים שונים של נוירונים מחוברים. אבל יש הרבה שאנחנו עדיין לא יודעים על איך האירועים העצביים הללו מתלכדים, האם יש ייצוגים מאוחסנים שאנו משתמשים בהם כדי לדבר על משהו שקרה בעבר, או כיצד אנו יכולים להמשיך לבצע משימה שנלמדה בעבר כמו קריאה או לרכוב על אופניים.

כל יצור חי יכול להציג את צורת הזיכרון הפשוטה ביותר, שינוי בגלל אירועי העבר. הביטו על עץ שאיבד ענף. הוא זוכר איך הוא צומח סביב הפצע, ומותיר עקבות בדפוס הקליפה וצורת העץ. יתכן שתוכל לתאר את הפעם האחרונה שחלת בשפעת, או שלא. כך או כך, במובן מסוים, גופך 'זוכר', מכיוון שלחלק מהתאים שלך יש כיום נוגדנים שונים, קולטנים מולקולריים, שמתאימים לנגיף הספציפי הזה.

אירועי עבר יכולים לשנות את התנהגותן של נמלים בודדות ומושבות נמלים. נמלים נגרות אינדיבידואליות שהציעו פינוק בסוכר זכרו את מיקומה במשך כמה דקות; הם עשויים לחזור למקום בו היה האוכל. מין אחר, נמלת מדבר סהרה, מתפתל סביב המדבר העקר ומחפש מזון. נראה כי נמלה מזן זה יכולה לזכור כמה רחוק הוא הלך, או כמה צעדים עשתה, מאז הפעם האחרונה שהייתה בקן.

מושבת נמלים מעץ אדום זוכר את מערכת השבילים שלה המובילה לאותם עצים, שנה אחר שנה, אף שאף נמלה אחת לא עושה זאת. ביערות אירופה הם מחפשים עצים גבוהים כדי להאכיל מהפרשת כנימות אשר בתורם ניזונים מהעץ. הקנים שלהם הם תלוליות עצומות של מחטי אורן שנמצאות באותו מקום במשך עשרות שנים, שנכבשו על ידי דורות רבים של מושבות. כל נמלה נוטה לנסוע באותו מסלול יום אחר יום לאותו עץ. במהלך החורף הארוך הנמלים מצטופפות זו בזו מתחת לשלג. המרקולוג הפיני ריינר רוזנגרן הראה שכאשר הנמלים מגיחות באביב, נמלה מבוגרת יוצאת עם צעירה לאורך השביל הרגיל של הנמלה הגדולה. הנמלה המבוגרת מתה והנמלה הצעירה מאמצת את השביל כשלה, וכך מובילה את המושבה לזכור או לשחזר את שבילי השנה הקודמת.

לריפוי במושבת נמלים מקצרת דורש זיכרון נמלים בודד. הנמלים מחפשות זרעים מפוזרות ואינן משתמשות באותות פרומון; אם נמלה מוצאת זרע, אין טעם לגייס אחרים מכיוון שלא סביר שיהיו זרעים אחרים בקרבת מקום. המטפלים נוסעים בשביל שיכול להגיע עד 20 מטר מהקן. כל נמלה עוזבת את השביל ויוצאת מעצמה לחפש מזון. הוא מחפש עד שהוא מוצא זרע, ואז חוזר לשביל, אולי משתמש בזווית אור השמש כמדריך, כדי לחזור לקן, בעקבות זרם הדודרים היוצאים. לאחר שובו בקן, פועל מזויף את זרעו, ומגרה לעזוב את הקן בקצב בו הוא פוגש מזייפים אחרים שחוזרים עם אוכל. בנסיעתו הבאה הוא עוזב את השביל בערך באותו מקום לחפש שוב.

Preview thumbnail for 'Ant Encounters: Interaction Networks and Colony Behavior (Primers in Complex Systems)

מפגשי נמלים: רשתות אינטראקציה והתנהגות מושבה (פריימרים במערכות מורכבות)

איך מושבות נמלים נעשות דבר, כאשר איש אינו אחראי? מושבת נמלים פועלת ללא שליטה מרכזית או היררכיה, ואף נמלה אינה מכוונת אחרת. במקום זאת, נמלים מחליטות מה לעשות על סמך הקצב, הקצב והתבנית של מפגשים ואינטראקציות אינדיבידואליות - וכתוצאה מכך רשת דינאמית המתאמת את תפקידי המושבה. מפגשי נמלים מספקים מבט חושף ונגיש להתנהגות נמלים מנקודת מבט מערכתית מורכבת זו.

קנה

בכל בוקר, צורת אזור המספר של המושבה משתנה, כמו אמבה המתרחבת ומתכווצת. אף נמלה אינדיבידואלית לא זוכרת את מקומה הנוכחי של המושבה בתבנית זו. בנסיעה הראשונה של כל פורייבר הוא נוטה לצאת מעבר לשאר הנמלים האחרות שנוסעות באותו כיוון. התוצאה היא למעשה גל שמגיע עוד יותר עם התקדמות היום. בהדרגה הגל נסוג, מכיוון שנמלים שעושות טיולים קצרים לאתרים בסמוך לקן נראות האחרונה להרים ידיים.

מיום ליום, התנהגות המושבה משתנה, ומה שקורה ביום אחד משפיע על היום הבא. ערכתי סדרת ניסויי הפרעה. הוצאתי קיסמים שהעובדים נאלצו להתרחק, או חסמתי את השבילים כך שדווקא על העובדים לעבוד קשה יותר, או יצר הפרעה שהסיירים ניסו להדוף. כל ניסוי השפיע רק על קבוצה אחת של עובדים באופן ישיר, אולם הפעילות של קבוצות עובדים אחרות השתנתה, מכיוון שעובדים במשימה אחת מחליטים אם להיות פעילים בהתאם לשיעור המפגשים הקצרים שלהם עם עובדים במשימות אחרות. לאחר מספר ימים שחזרו על הניסוי, המשיכו המושבות להתנהג כפי שהיו בזמן שהופרעו, גם לאחר שהפרעות נפסקו. נמלים החליפו משימות ותפקידים בקן, וכך לקח דפוסי המפגש זמן מה לחזור למצב הבלתי מופרע. אף נמלה אינדיבידואלית לא זכרה דבר מלבד, במובן מסוים, המושבה עשתה זאת.

מושבות חיות 20-30 שנה, חייה של המלכה הרווקה שמייצרת את כל הנמלים, אך נמלים בודדות חיות לכל היותר שנה. בתגובה להפרעות, התנהגותן של מושבות ישנות וגדולות יותר היא יציבה יותר מזו של הצעירות יותר. זה גם הומאוסטטי יותר: ככל שעוצמת ההפרעה הייתה גדולה יותר, כך הסיכוי שהמושבות הוותיקות יתמקדו במספואה מאשר בתגובה לטרדות שיצרתי; בעוד שככל שהחמיר, הגיבו המושבות הצעירות יותר. בקיצור מושבות גדולות וגדולות יותר גדלות לפעול בצורה חכמה יותר מאשר מושבות קטנות יותר, למרות שלמושבה הישנה אין נמלים מבוגרות וחכמות יותר.

נמלים משתמשות בקצב בו הן נפגשות ומריחות נמלים אחרות, או בכימיקלים שהופקדו על ידי נמלים אחרות, כדי להחליט מה לעשות הלאה. נוירון משתמש בקצב בו מגורה על ידי נוירונים אחרים כדי להחליט אם לירות. בשני המקרים, הזיכרון נובע משינויים באופן בו נמלים או נוירונים מתחברים ומעוררים זה את זה. סביר להניח שהתנהגות מושבה מתבגרת מכיוון שגודל המושבה משנה את שיעורי האינטראקציה בין נמלים. במושבה מבוגרת וגדולה יותר, לכל נמלה יש יותר נמלים להיפגש מאשר במלה צעירה וקטנה יותר, והתוצאה היא דינמיקה יציבה יותר. אולי מושבות זוכרות הפרעה בעבר כיוון שהיא שינתה את מיקום הנמלים, מה שהוביל לדפוסי אינטראקציה חדשים, שאולי אף יחזקו את ההתנהגות החדשה בין לילה בזמן שהמושבה אינה פעילה, בדיוק כמו שהזיכרונות שלנו מתגבשים במהלך השינה. שינויים בהתנהגות המושבה כתוצאה מאירועי עבר אינם הסכום הפשוט של זיכרונות הנמלים, כשם ששינויים במה שאנו זוכרים ובדברים שאנו אומרים או עושים אינם סט פשוט של טרנספורמציות, נוירון על ידי נוירון. במקום זאת, הזיכרונות שלך הם כמו מושבה של נמלים: אף נוירון מסוים לא זוכר שום דבר למרות שהמוח שלך עושה זאת. דלפק Aeon - אל תסיר

מאמר זה פורסם במקור ב- Aeon ופורסם מחדש תחת Creative Commons.

דבורה מ. גורדון היא פרופסור לביולוגיה באוניברסיטת סטנפורד בקליפורניה. היא כתבה על מחקריה לפרסומים כמו Scientific American ו- Wired . ספרה האחרון הוא מפגשי נמלים: רשתות אינטראקציה והתנהגות מושבה (2010).

מושבות נמלים שומרות על זיכרונות העולים על אורך החיים של הפרטים