Jako mozek funguje mravenčí kolonie bez centrální kontroly. Každý je soubor vzájemně se ovlivňujících jedinců, ať už neuronů nebo mravenců, používajících jednoduché chemické interakce, které v agregátu vytvářejí své chování. Lidé používají své mozky k zapamatování. Dokáže to mravenčí kolonie? Tato otázka vede k další otázce: co je paměť? Pro lidi je paměť schopnost vzpomenout si na něco, co se stalo v minulosti. Žádáme také počítače, aby reprodukovali minulé akce - smíchání myšlenky počítače jako mozku a mozku s počítačem nás vedlo k tomu, abychom vzali „paměť“, což znamená něco jako informace uložené na pevném disku. Víme, že naše paměť se spoléhá na změny v tom, do jaké míry se navzájem stimulují sady propojených neuronů; že je nějakým způsobem posílena během spánku; a že současná a dlouhodobá paměť zahrnuje různé obvody připojených neuronů. Stále však stále mnoho nevíme o tom, jak se tyto nervové události spojí, zda existují uložené reprezentace, které používáme, abychom mluvili o něčem, co se stalo v minulosti, nebo jak můžeme pokračovat v plnění dříve naučeného úkolu, jako je čtení nebo jízda na kole.
Každá živá bytost může projevit nejjednodušší formu paměti, změnu způsobenou minulými událostmi. Podívejte se na strom, který ztratil větev. Pamatuje si, jak roste kolem rány a zanechává stopy ve vzoru kůry a tvaru stromu. Možná byste mohli popsat, kdy jste naposledy měli chřipku, nebo ne. Ať tak či onak, v nějakém smyslu si vaše tělo „pamatuje“, protože některé z vašich buněk mají nyní různé protilátky, molekulární receptory, které se hodí pro daný virus.
Minulé události mohou změnit chování jednotlivých mravenců i kolonií mravenců. Jednotliví truhláři mravenci nabídli cukroví pamatovat si pamatoval jeho umístění na několik minut; pravděpodobně se vrátili tam, kde bylo jídlo. Další druh, mravenec pouštní Sahary, meandruje kolem pusté pouště a hledá jídlo. Zdá se, že mravenec tohoto druhu si pamatuje, jak daleko šel, nebo kolik kroků udělal, od poslední doby, co byl v hnízdě.
Kolonie červeného dřeva mravence si pamatuje svůj stopový systém vedoucí ke stejným stromům rok co rok, i když žádný mravenec to neudělá. V evropských lesích pícují na vysokých stromech, aby se živili výkaly mšic, které se zase živí stromem. Jejich hnízda jsou obrovské kopce jehličí, které se nacházejí na stejném místě po celá desetiletí, obsazené mnoha generacemi kolonií. Každý mravenec inklinuje vzít stejnou cestu každý den ke stejnému stromu. Během dlouhé zimy se mravenci schoulili pod sněhem. Finský myrmecolog Rainer Rosengren ukázal, že když se na jaře objeví mravenci, vyšel starší mravenec s mladým podél obvyklé stezky staršího mravence. Starší mravenec umírá a mladší mravenec tuto stopu přijímá jako svou vlastní, což vede kolonii k zapamatování nebo reprodukci stezek z předchozího roku.
Krmení v kolonii kombajn mravenec vyžaduje nějakou individuální mravenčí paměť. Mravenci hledají rozptýlená semena a nepoužívají feromonové signály; pokud mravenec najde semeno, nemá smysl najímat ostatní, protože není pravděpodobné, že by v okolí byla jiná semena. Sekačky cestují po stezce, která může dosahovat až 20 metrů od hnízda. Každý mravenec opouští stezku a sám se vydává hledat jídlo. Hledá, dokud nenajde semeno, pak se vrací zpět na stezku, možná pomocí úhlu slunečního světla jako vodítka, k návratu do hnízda, sledujíc proud odchozích foragers. Jakmile se vrátí do hnízda, spadne forager ze svého semene a je stimulována k tomu, aby opustila hnízdo rychlostí, jakou se setkává s jinými foragers, kteří se vrátili s jídlem. Při své další cestě opustí stezku zhruba na stejném místě, aby ji znovu prohledala.
Mravenci: Interakční sítě a chování kolonií (Primery v komplexních systémech)
Jak mohou mravčí kolonie něco udělat, když nikdo není na starosti? Mravenčí kolonie pracuje bez centrální kontroly nebo hierarchie a žádný mravenec neřídí jiného. Místo toho mravenci rozhodují, co dělat na základě rychlosti, rytmu a vzorce jednotlivých setkání a interakcí - výsledkem je dynamická síť, která koordinuje funkce kolonie. Ant Encounters poskytuje odhalující a přístupný pohled na mravčí chování z této komplexní systémové perspektivy.
KoupitKaždé ráno se mění tvar pastevní oblasti kolonie, jako améba, která se rozšiřuje a stahuje. Žádný jednotlivý mravenec si nepamatuje současné kolonie v tomto vzorci. Při první cestě každého foraře má sklon jít ven za ostatními mravenci, kteří jdou stejným směrem. Výsledkem je ve skutečnosti vlna, která s postupujícím dnem narůstá. Vlna postupně ustupuje, protože mravenci, kteří dělají krátké výlety na místa poblíž hnízda, se zdají jako poslední, kdo se vzdá.
Každý den se chování kolonie mění a to, co se stane jeden den, ovlivní další den. Provedl jsem řadu experimentů s poruchami. Natáhl jsem párátka, která se pracovníci museli pohybovat, nebo zablokovat stezky, aby museli prašníci tvrději pracovat, nebo způsobili nepokoje, které se patrolisté pokusili odrazit. Každý experiment ovlivnil přímo pouze jednu skupinu pracovníků, ale aktivita ostatních skupin pracovníků se změnila, protože pracovníci jednoho úkolu se rozhodují, zda budou aktivní v závislosti na míře jejich krátkých setkání s pracovníky jiných úkolů. Po několika dnech opakování experimentu se kolonie chovaly stejně jako v době, kdy byly narušeny, a to i po zastavení poruch. Mravenci vyměnili úkoly a pozice v hnízdě, a tak se vzorce setkání chvíli vrátily zpět do nenarušeného stavu. Žádný jednotlivý mravenec si nepamatoval nic, ale v jistém smyslu kolonie ano.
Kolonie žijí 20-30 let, život jediné královny, která produkuje všechny mravence, ale jednotliví mravenci žijí maximálně rok. V reakci na poruchy je chování starších větších kolonií stabilnější než chování mladších kolonií. Je to také více homeostatické: čím větší je velikost rušení, tím vyšší pravděpodobnost bylo, že se starší kolonie zaměřily na pást, než na reakce, které jsem vytvořil; zatímco čím horší to, tím více reagovaly mladší kolonie. Stručně řečeno, starší, větší kolonie rostou, aby jednaly rozumněji než mladší menší, i když starší kolonie nemá starší, moudřejší mravence.
Mravenci používají rychlost, se kterou se setkávají, a cítí ostatní mravenci nebo chemikálie uložené jinými mravenci, aby rozhodli, co dělat dál. Neuron používá rychlost, při které je stimulován jinými neurony, aby rozhodl, zda bude střílet. V obou případech vzchází paměť ze změn v tom, jak se mravenci nebo neurony vzájemně spojují a stimulují. Je pravděpodobné, že chování kolonie dozrává, protože velikost kolonie mění míru interakce mezi mravenci. Ve starší, větší kolonii má každý mravenec více mravenců než v mladší, menší a výsledkem je stabilnější dynamika. Možná si kolonie pamatují na minulé narušení, protože posunuly umístění mravenců, což vedlo k novým vzorcům interakce, které by dokonce mohly posílit nové chování přes noc, když je kolonie neaktivní, stejně jako naše vlastní vzpomínky se během spánku konsolidují. Změny v chování kolonií v důsledku minulých událostí nejsou jednoduchým součtem mraveneckých vzpomínek, stejně jako změny v tom, co si pamatujeme a co říkáme nebo děláme, nejsou jednoduchou sadou transformací, neuron neuronem. Místo toho jsou vaše vzpomínky jako mravenčí kolonie: žádný konkrétní neuron si nepamatuje nic, i když váš mozek ano. 
Tento článek byl původně publikován v Aeonu a byl publikován pod Creative Commons.
Deborah M. Gordon je profesorkou biologie na Stanfordské univerzitě v Kalifornii. O svém výzkumu psala publikace jako Scientific American a Wired . Její nejnovější kniha je Ant Encounters: Interaction Networks and Colony Behavior (2010).
