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蚂蚁只活一年,但蚁群的记忆却能持续数十年。
来源:何明海     发布时间: 2019-05-10      浏览次数:36

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    原名:蚂蚁只活一年,但是对蚁群的记忆却持续了几十年。蚁群可以存在几十年,甚至每年。

    蚂蚁只活一年,但是蚁群的记忆可以持续几十年。

    蚂蚁种群可以存在几十年,即使个别蚂蚁每年都死亡,但是新的研究发现,蚂蚁种群可以保留记忆,完全超过个别蚂蚁的生命极限,并根据过去的事件改变它们的行为。

    在没有中央控制系统的情况下,蚂蚁群体,如大脑,形成单独的蚂蚁协作小组,这些蚂蚁像神经细胞一样,使用简单的化学相互作用,共同产生行为特征。人们用他们的大脑去记忆。蚁群能做到这一点吗?这个问题引出了另一个问题:什么是记忆?

    对人类来说,记忆是回忆过去发生的事情的能力。我们还需要大脑像计算机一样复制过去的行为,它结合了计算机作为大脑和作为视觉计算机的大脑这两个概念,以便我们能够理解“存储器”作为存储在硬盘上的信息数据。我们知道,人类的记忆取决于一组相互连接的神经细胞相互刺激程度的变化。在睡眠期间,记忆力会以某种方式增强。近期和长期记忆涉及神经元的不同互连电路。但是,我们仍然不知道这些神经细胞是如何结合在一起的,它们是否存储了我们以前谈论过的东西的信息,或者我们如何执行以前的学习任务,比如阅读或骑自行车。

    任何生物都可以显示最简单的记忆形式,这是由过去的事件引起的变化。在某种意义上,你的身体可以“记住”,因为你的一些细胞有不同的抗体和分子受体已经抵抗特定的病毒。

    过去的事件可以改变单个蚂蚁和蚁群的行为。个别的木蚁可以记住哪儿提供糖分几分钟,它们很可能会再次找到食物的地方。另一种蚂蚁,撒哈拉沙漠蚂蚁,在贫瘠的沙漠中四处寻找食物。他们似乎还记得自己走了多远,从窝里走了多少步。

    桃花心木蚁群可以年复一年地记住通往同一棵树的路,尽管没有蚂蚁能记住这些东西。在欧洲的森林里,人们在高大的树上寻找食物,吃蚜虫粪便,然后排泄到树上,以滋养树木的生长。它们的巢穴是一大堆松针,这些松针在同一个地方已经几十年了,那里世代繁衍着蚂蚁。每只蚂蚁都喜欢沿着同一条路走到同一棵树上。在漫长的冬天,蚂蚁在雪下拥挤。芬兰的蚂蚁科学家雷纳·罗森伦指出,当蚂蚁在春天出现时,年长的蚂蚁会带幼蚁沿着它们的常规路线外出。随着时间的推移,年长的蚂蚁会死亡,而年幼的蚂蚁会成长并选择这条路线作为自己的路线,导致蚂蚁群体记住这条路线,或者“重新开始”。这是前一年的路线记忆。

    为了觅食,采集蚁群需要一些单独的蚂蚁来形成记忆。这些蚂蚁搜索分散的植物种子,不使用信息素信号。如果一只蚂蚁找到一粒种子,并打电话给其他蚂蚁的伙伴,这是毫无意义的,因为附近不可能有其他的种子,觅食的蚂蚁会跟随一条路。蚁巢沿着一条小路延伸20米,每只蚂蚁都会离开这条小路独自寻找食物。它将搜索直到找到种子,然后返回路径。也许他们利用阳光的角度作为向导返回巢穴,出去寻找食物。一旦它们回到巢穴,蚂蚁就会把种子扔掉。受到其他觅食者返回食物的刺激,它们会再次出去寻找食物。在下一次旅行中,它将在大约相同的地方留下痕迹,以便于再次进食。

    蚂蚁群落在没有监督的情况下如何完成任务?一个蚂蚁群体在没有中央控制或等级制度的情况下运作,没有特定的个体控制整个蚂蚁群体。但是,蚁群可以正常工作。蚂蚁会根据个体相遇和交互的频率、节奏和模式来决定下一步做什么,从而形成一个动态的网络系统来协调蚁群的工作。

    每天早上,蚁群的觅食区域的形状都会改变,就像变形虫在伸展和收缩一样。蚂蚁个体不记得这个结构化的蚁群的具体位置,它们倾向于在觅食蚂蚁的每次初次旅行中沿着相同的方向移动得更远。像退潮一样,蚂蚁逐渐放弃迁徙到更远的地方,而选择离巢更近的地方作为食物。

    每天,蚁群的行为都会改变,前一天发生的事情会影响第二天。罗森格伦做了一系列的微扰实验。他拿出牙签,要求工人们拿掉牙签,或者用牙签堵住道路,这样觅食者就不得不努力工作,或者造成巡逻蚂蚁试图抵御的干扰。每个实验直接影响一组工人,但是其他组也受到影响,因为一个任务的工人根据他们与其他任务的工人的短接触频率来决定他们是否活跃。经过几天的反复试验,即使干扰停止,蚁群在受到干扰时仍然表现出行为。蚂蚁在巢穴中交换任务和位置,因此它们的遭遇模式需要时间才能恢复到不受干扰的状态。蚂蚁什么都不记得,但在某种意义上,蚁群仍然有一些记忆。

    蚁群的寿命是20-30年,相当于蚁后生下所有蚂蚁的寿命,而普通蚂蚁的寿命只有一年。在对干扰的响应中,老龄蚁群的行为比年轻蚁群的行为更稳定。同时,前者趋向于更加自我平衡——他们越是分心,他们越可能集中精力于觅食,而不是处理他们造成的问题。相比之下,幼蚁群的行为是不稳定的,当干扰加剧时,它们的反应是明显的。简单地说,老蚂蚁群落比年轻蚂蚁群落表现得更聪明,尽管老蚂蚁群落中没有老的“蚂蚁智者”。

    蚂蚁利用它们与其他蚂蚁相遇和嗅觉的速度,或者其它蚂蚁分泌化学物质的速度,来确定它们下一步需要做什么。神经元利用其他神经细胞刺激它们的速度来判断它们是否形成记忆。在这两种情况下,记忆都是由蚂蚁或神经细胞相互连接和刺激的方式的变化形成的。蚁群行为的成熟可能归因于蚁群的大小改变蚂蚁彼此相互作用的速度。

    在较老的蚁群中,每只蚂蚁遇到的蚂蚁比年轻的蚂蚁多,从而形成一个更稳定的动态系统。也许蚂蚁群体记得过去发生的一种干扰,因为它改变了蚂蚁的位置,形成了新的相互作用模式,甚至在夜间蚂蚁群体不活动时强化了新的行为模式,就像人们的记忆在睡眠中巩固一样。因为过去事件引起的群体行为的变化不是蚂蚁记忆的简单总和,就像我们记忆中的变化一样,我们所说的和做的不是一组简单的变换,所以神经细胞是相互连接的。相反,人类的记忆就像一个蚁群:没有特定的神经元能清楚地记忆,但是你的大脑能记住一些东西。

    蚂蚁群落保存记忆的时间比单个蚂蚁存活的时间要长得多。蚁群可以存在几十年。他们根据过去的事件改变他们的行为,即使个别蚂蚁每年死亡。其他工人的信号可以告诉他们的同龄人何时何地出去寻找食物。

    资料来源:网易科学家责任编辑:乔君毅_NBJ11279

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