Όπως ένας εγκέφαλος, μια αποικία μυρμηγκιών λειτουργεί χωρίς κεντρικό έλεγχο. Κάθε ένα είναι ένα σύνολο αλληλεπιδρώντων ατόμων, είτε νευρώνων είτε μυρμηγκιών, χρησιμοποιώντας απλές χημικές αλληλεπιδράσεις που συνολικά δημιουργούν τη συμπεριφορά τους. Οι άνθρωποι χρησιμοποιούν το μυαλό τους για να θυμούνται. Μπορούν οι αποικίες μυρμήγκι να το κάνουν αυτό; Αυτή η ερώτηση οδηγεί σε μια άλλη ερώτηση: τι είναι η μνήμη; Για τους ανθρώπους, η μνήμη είναι η ικανότητα να θυμάστε κάτι που συνέβη στο παρελθόν. Ζητάμε επίσης από τους υπολογιστές να αναπαράγουν παρελθούσες ενέργειες - η ανάμειξη της ιδέας του υπολογιστή ως εγκεφάλου και εγκεφάλου όπως ο υπολογιστής μας έχει οδηγήσει να πάρουμε τη «μνήμη» να σημαίνει κάτι σαν τις πληροφορίες που είναι αποθηκευμένες σε ένα σκληρό δίσκο. Γνωρίζουμε ότι η μνήμη μας βασίζεται σε αλλαγές στο πόσο μια δέσμη συνδεδεμένων νευρώνων διεγείρει ο ένας τον άλλον. ότι ενισχύεται κατά κάποιο τρόπο κατά τη διάρκεια του ύπνου. και ότι η πρόσφατη και μακροπρόθεσμη μνήμη περιλαμβάνει διαφορετικά κυκλώματα συνδεδεμένων νευρώνων. Υπάρχουν όμως πολλά που ακόμα δεν γνωρίζουμε για το πώς συναντώνται αυτά τα νευρικά γεγονότα, αν υπάρχουν αποθηκευμένες αναπαραστάσεις που χρησιμοποιούμε για να μιλήσουμε για κάτι που συνέβη στο παρελθόν ή πώς μπορούμε να συνεχίσουμε να εκπληρώνουμε ένα προηγουμένως μαθαίνον καθήκον όπως η ανάγνωση ή κάνω ποδήλατο.
Οποιοδήποτε ζωντανό ον μπορεί να παρουσιάσει την απλούστερη μορφή της μνήμης, μια αλλαγή λόγω παρελθόντων γεγονότων. Κοιτάξτε ένα δέντρο που έχει χάσει ένα κλαδί. Θυμάται πώς μεγαλώνει γύρω από την πληγή, αφήνοντας ίχνη στο σχήμα του φλοιού και στο σχήμα του δέντρου. Μπορεί να μπορείτε να περιγράψετε την τελευταία φορά που είχατε τη γρίπη, ή ίσως να μην είστε. Είτε έτσι είτε αλλιώς, το σώμα σας «θυμάται», επειδή μερικά από τα κύτταρα σας τώρα έχουν διαφορετικά αντισώματα, μοριακούς υποδοχείς, που ταιριάζουν με τον συγκεκριμένο ιό.
Τα παρελθόντα γεγονότα μπορούν να αλλάξουν τη συμπεριφορά τόσο των μεμονωμένων μυρμηγκιών όσο και των αποικιών μυρμηγκιών Τα μεμονωμένα μυρμήγκια του ξυλουργού προσέφεραν μια ζαχαρωμένη θεραπεία που θυμόταν τη θέση της για λίγα λεπτά. ήταν πιθανό να επιστρέψουν εκεί όπου υπήρχε το φαγητό. Ένα άλλο είδος, το μυρμήγκι της ερήμου της Σαχάρας, τρέχει γύρω από την άγονη έρημο, ψάχνοντας για φαγητό. Φαίνεται ότι ένα μυρμήγκι αυτού του είδους μπορεί να θυμάται πόσο μακριά περπάτησε ή πόσα βήματα χρειάστηκε από την τελευταία φορά που βρισκόταν στη φωλιά.
Μια κόκκινη αποικία από δάση μυρμήγκι θυμάται το σύστημα μονοπατιών της που οδηγεί στα ίδια δέντρα, κάθε χρόνο, αν και δεν υπάρχει κανένα ενιαίο μυρμήγκι. Στα δάση της Ευρώπης, καλλιεργούνται σε ψηλά δέντρα για να τρέφονται με τις εκκρίσεις των αφιδών που με τη σειρά τους τρέφονται με το δέντρο. Οι φωλιές τους είναι τεράστιες πεδιάδες από πευκοβελόνες που βρίσκονται στον ίδιο χώρο εδώ και δεκαετίες, καταλήφθηκαν από πολλές γενιές αποικιών. Κάθε μυρμήγκι τείνει να παίρνει το ίδιο μονοπάτι μέρα με τη μέρα στο ίδιο δέντρο. Κατά τη διάρκεια του μακρινού χειμώνα, τα μυρμήγκια συσσωρεύονται μαζί κάτω από το χιόνι. Ο φινλανδός μυρμηκολόγος Rainer Rosengren έδειξε ότι όταν τα μυρμήγκια εμφανίζονται την άνοιξη, ένα παλαιότερο μυρμήγκι βγαίνει με ένα νεαρό κατά μήκος της συνηθισμένης διαδρομής του παλαιότερου μυρμηγκιού. Το παλαιότερο μυρμήγκι πεθαίνει και το μικρότερο μυρμήγκι υιοθετεί αυτό το μονοπάτι ως το δικό του, οδηγώντας έτσι την αποικία να θυμάται ή να αναπαράγει τα ίχνη του προηγούμενου έτους.
Η συγκέντρωση τροφής σε μια αποικία μυρμηγκιών της συλλογής απαιτεί κάποια μεμονωμένη μνήμη μυρμηγκιών. Τα μυρμήγκια αναζητούν διάσπαρτους σπόρους και δεν χρησιμοποιούν σήματα φερομόνης. αν ένα μυρμήγκι βρίσκει έναν σπόρο, δεν υπάρχει λόγος να στρατολογούν άλλοι επειδή δεν υπάρχει πιθανότητα να υπάρχουν άλλοι σπόροι κοντά. Οι ιχνηλάτες ταξιδεύουν σε ένα μονοπάτι που μπορεί να εκτείνεται μέχρι και 20 μέτρα από τη φωλιά. Κάθε μυρμήγκι φεύγει από το μονοπάτι και σβήνει μόνο του για να ψάξει για φαγητό. Αναζητά μέχρι να βρει έναν σπόρο, μετά επιστρέφει στο ίχνος, ίσως χρησιμοποιώντας τη γωνία του ηλιακού φωτός ως οδηγό, για να επιστρέψει στη φωλιά, ακολουθώντας τη ροή των εξερχόμενων καρφωτών. Μόλις επιστρέψει στη φωλιά, ένας ανιχνευτής πέφτει από τον σπόρο του και διεγείρεται να αφήσει τη φωλιά με το ρυθμό με τον οποίο συναντά άλλους δασκάλους που επιστρέφουν με τα τρόφιμα. Στο επόμενο ταξίδι της, αφήνει το μονοπάτι περίπου στο ίδιο σημείο για να ξαναζήσει.
Ant Συναντήσεις: Δίκτυα αλληλεπίδρασης και συμπεριφορά αποικιών (Primers σε σύνθετα συστήματα)
Πώς απομονώνονται οι αποικίες μυρμηγκιών, όταν κανείς δεν είναι υπεύθυνος; Μια αποικία μυρμηγκιών λειτουργεί χωρίς κεντρικό έλεγχο ή ιεραρχία, και κανένα μυρμήγκι δεν κατευθύνει άλλο. Αντ 'αυτού, τα μυρμήγκια αποφασίζουν τι πρέπει να κάνουν με βάση το ρυθμό, το ρυθμό και το μοτίβο των μεμονωμένων συναντήσεων και αλληλεπιδράσεων - με αποτέλεσμα ένα δυναμικό δίκτυο που συντονίζει τις λειτουργίες της αποικίας. Ant Encounters παρέχει μια αποκαλυπτική και προσιτή ματιά στη συμπεριφορά των μυρμηγκιών από αυτή την περίπλοκη προοπτική συστημάτων.
ΑγοράΚάθε πρωί, το σχήμα της περιοχής συλλογής της αποικίας αλλάζει, όπως μια αμοιβάδα που επεκτείνεται και συστέλλεται. Κανένας μοναδικός μυρμήγκι δεν θυμάται την τρέχουσα θέση της αποικίας σε αυτό το μοτίβο. Σε κάθε ταξίδι του πρώτου γιατρού, τείνει να βγαίνει πέρα από τα υπόλοιπα μυρμήγκια που ταξιδεύουν προς την ίδια κατεύθυνση. Το αποτέλεσμα είναι στην πραγματικότητα ένα κύμα που φτάνει περισσότερο καθώς προχωρά η ημέρα. Σταδιακά το κύμα υποχωρεί, καθώς τα μυρμήγκια που κάνουν σύντομα ταξίδια σε περιοχές κοντά στη φωλιά φαίνονται να είναι οι τελευταίοι που εγκαταλείπουν.
Από μέρα σε μέρα, η συμπεριφορά της αποικίας αλλάζει και αυτό που συμβαίνει σε μια μέρα επηρεάζει την επόμενη. Διεξήγαγα μια σειρά πειραμάτων διαταραχής. Έβγαλα οδοντογλυφίδες ότι οι εργαζόμενοι έπρεπε να απομακρυνθούν ή να μπλοκάρουν τα ίχνη έτσι ώστε οι κτηνοτρόφοι έπρεπε να εργάζονται σκληρότερα ή δημιούργησαν μια διαταραχή που οι περιπολίες προσπάθησαν να αποκρούσουν. Κάθε πείραμα επηρέασε άμεσα μόνο μία ομάδα εργαζομένων, αλλά άλλαξε η δραστηριότητα άλλων ομάδων εργαζομένων, επειδή οι εργαζόμενοι μιας αποστολής αποφασίζουν αν θα είναι δραστήριοι ανάλογα με το ρυθμό σύντομων συναντήσεων τους με άλλους εργαζόμενους. Μετά από λίγες μόνο μέρες που επαναλάμβαναν το πείραμα, οι αποικίες συνέχισαν να συμπεριφέρονται όπως έκαναν όταν τους ενοχλούσαν, ακόμα και μετά τη διακοπή των διαταραχών. Τα μυρμήγκια είχαν αλλάξει τα καθήκοντα και τις θέσεις στη φωλιά, κι έτσι τα πρότυπα της συνάντησης χρειάστηκαν λίγο χρόνο για να μεταφερθούν πίσω στην αδιατάρακτη κατάσταση. Κανένας μοναδικός μυρμήγκι δεν θυμήθηκε τίποτα αλλά, κατά κάποιον τρόπο, η αποικία έκαναν.
Οι αποικίες ζουν για 20-30 χρόνια, η ζωή της μοναδικής βασίλισσας που παράγει όλα τα μυρμήγκια, αλλά τα μεμονωμένα μυρμήγκια ζουν το πολύ ένα χρόνο. Ως απάντηση στις διαταραχές, η συμπεριφορά των παλαιότερων, μεγαλύτερων αποικιών είναι πιο σταθερή από αυτή των νεότερων. Είναι επίσης πιο ομοιοστατική: όσο μεγαλύτερη είναι η έκταση της διαταραχής, τόσο πιθανότερο είναι οι παλαιότερες αποικίες να επικεντρωθούν στην αναζήτηση τροφής παρά στην ανταπόκριση στις ταλαιπωρίες που είχα δημιουργήσει. ενώ, όσο χειρότερα πήρε, τόσο περισσότερο αντιδρούσαν οι νεότερες αποικίες. Εν ολίγοις, οι μεγαλύτερες και μεγαλύτερες αποικίες μεγαλώνουν για να δρουν πιο σοφά από ό, τι οι μικρότερες μικρότερες, παρόλο που η παλαιότερη αποικία δεν έχει παλαιότερα, πιο σοφή μυρμήγκια.
Τα μυρμήγκια χρησιμοποιούν το ρυθμό με τον οποίο συναντούν και μυρίζουν άλλα μυρμήγκια ή τις χημικές ουσίες που έχουν κατατεθεί από άλλα μυρμήγκια, για να αποφασίσουν τι πρέπει να κάνουν στη συνέχεια. Ένας νευρώνας χρησιμοποιεί το ρυθμό με τον οποίο διεγείρεται από άλλους νευρώνες για να αποφασίσει αν θα πυροβολήσει. Και στις δύο περιπτώσεις, η μνήμη προκύπτει από αλλαγές στον τρόπο με τον οποίο τα μυρμήγκια ή οι νευρώνες συνδέονται και διεγείρουν ο ένας τον άλλον. Είναι πιθανό ότι η συμπεριφορά των αποικιών ωριμάζει επειδή το μέγεθος της αποικίας αλλάζει τα ποσοστά αλληλεπίδρασης μεταξύ των μυρμηγκιών. Σε μια παλαιότερη, μεγαλύτερη αποικία, κάθε μυρμήγκι έχει περισσότερα μυρμήγκια να συναντήσει παρά σε ένα νεότερο, μικρότερο, και το αποτέλεσμα είναι μια πιο σταθερή δυναμική. Ίσως οι αποικίες να θυμούνται μια παρελθούσα διαταραχή επειδή μετατόπισαν τη θέση των μυρμηγκιών, οδηγώντας σε νέα πρότυπα αλληλεπίδρασης, τα οποία θα μπορούσαν ακόμη και να ενισχύσουν τη νέα συμπεριφορά κατά τη διάρκεια της νύχτας, ενώ η αποικία είναι ανενεργή, ακριβώς όπως οι μνήμες μας ενοποιούνται κατά τη διάρκεια του ύπνου. Οι μεταβολές στη συμπεριφορά των αποικιών εξαιτίας παρελθόντων γεγονότων δεν είναι το απλό άθροισμα μνημών των μυρμηγκιών, ακριβώς όπως αλλαγές σε αυτό που θυμόμαστε και αυτό που λέμε ή κάνουμε δεν είναι ένα απλό σύνολο μετασχηματισμών, νευρώνες από τον νευρώνα. Αντ 'αυτού, οι αναμνήσεις σας είναι σαν μια αποικία μυρμηγκιών: κανένας ιδιαίτερος νευρώνας δεν θυμάται τίποτα αν και το μυαλό σας κάνει. 
Αυτό το άρθρο δημοσιεύθηκε αρχικά στο Aeon και έχει αναδημοσιευτεί υπό την Creative Commons.
Η Deborah M. Gordon είναι καθηγητής βιολογίας στο Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ στην Καλιφόρνια. Έχει γράψει για την έρευνά της για δημοσιεύσεις όπως το Scientific American και το Wired . Το τελευταίο της βιβλίο είναι η Αντ Συναντήσεις: Δίκτυα Αλληλεπίδρασης και Συμπεριφορά Αποικιών (2010).
