蚂蚁寿命仅有一年,但蚁群记忆却能持续几十年时间

2018-12-25 09:41:42来源：网易科技

一个蚂蚁种群可以存在几十年时间，即使每年都有蚂蚁个体死亡，但是最新研究发现蚁群能够保留记忆，完全超越蚂蚁个体的寿命限制，依据过去发生的事件来改变蚂蚁的行为。

蚁群在没有中央控制系统的情况下，就像大脑一样，每一个蚂蚁个体都结成相互合作的团队，蚂蚁个体就像神经细胞，利用简单的化学交互性，共同产生行为特征。人们用大脑进行记忆，蚁群能做到吗?这个问题引发了另一个问题：什么是记忆?

对于人类而言，记忆是回想过去发生事情的能力。我们还需要大脑像计算机一样复制过去的行为，是将计算机视为大脑和大脑视计算机两个概念结合在一起，使我们把“记忆”理解为存储在硬盘上的信息数据。我们知道人类记忆依赖于一组互连神经细胞相互刺激程度的变化，在睡眠时记忆通过某种方式得到增强，近期记忆和长期记忆涉及到不同的神经元互连回路。但是我们仍然不知道这些神经细胞如何结合在一起，是否它们存储着我们过去谈论某些事物的信息，或者我们如何执行之前的学习任务，例如：阅读或者骑自行车。

任何生物都能表现出最简单的记忆形式，这是由过去的事件引起的一种变化。从某种意义上讲，你的身体能够“记忆”，因为你的一些细胞有不同的抗体和分子受体，它们曾抵御过那些特定的病毒。

过去的事件可以改变单个蚂蚁和蚁群的行为，个别木蚁对于提供糖的位置能够记忆几分钟时间，它们很可能再次找到曾发现食物的地方。另一种蚂蚁撒哈拉沙漠蚁，它们在贫瘠的沙漠中四处游荡，寻觅食物，它们似乎能记得自己走了多远，或者从蚁巢走了“多少步”。

一个红木蚁群能够年复一年地记忆它们通向相同树木的路径，尽管没有一只蚂蚁记得这些事情。在欧洲森林里，它们在高大树木上寻觅食物，以蚜虫粪便为食，再将粪便排泄在树木上滋养树木生长。它们的蚁巢是巨大的松针堆，几十年以来一直堆放在同一个位置，数代蚂蚁在这里繁衍生息。每只蚂蚁都喜欢沿着相同道路抵达同一棵树，在漫长的冬季，蚂蚁们则拥挤在雪堆之下。芬兰蚂蚁学家雷纳·罗森格伦(Rainer Rosengren)指出，当蚂蚁在春季出现时，年老蚂蚁会带着年幼蚂蚁沿着它们的常规路线外出，随着时间的推移，年老蚂蚁会死亡，而年幼蚂蚁逐渐成长，会选择那条路径作为自己的路线，从而导致蚂蚁种群都记得这条路线，或者“复制”前一年的路径记忆。

收割蚁群觅食需要一些蚂蚁个体形成记忆，这种蚂蚁寻找散落的植物种子，并且不会使用费洛蒙(昆虫分泌一种刺激同类昆虫的物质)信号，如果一只蚂蚁找到了一枚种子，呼叫其它蚂蚁同伴是没有意义的，因为附近不太可能有其它的种子，觅食的蚂蚁会沿着一条从巢穴延伸20米的小路径行进，每只蚂蚁都会离开这条路径，独自寻找食物。它将展开搜寻，直到发现一枚种子，然后返回路径，也许它们利用阳光的照射角度作为向导回到巢穴，外出觅食的蚂蚁，一旦回到蚁巢，就会扔下种子，在其他觅食者带着食物返回的刺激下，它们再次外出寻觅食物。在下一次旅途中，它会在大约相同的地点留下痕迹，便于再次觅食。

在蚁群没有“主管”的情况下，它们是如何完成任务的呢?一个蚁群在没有中枢控制或者等级制度的情况下运行，没有特定的蚂蚁个体指挥整个蚁群，但是蚁群能够有条不紊地运行，蚂蚁们会依据个体相遇和互动的频率、节奏和模式决定下步该做什么，从而形成一个动态网络系统，协调群体彼此工作。

每天早上，蚁群觅食区域的外形都在发生变化，就像一只变形虫在延伸和收缩。蚂蚁个体不会记得这种结构蚁群的具体位置，在每只觅食蚂蚁的首次旅行中，它们倾向于相同方向朝向更远的位置前行。就像退潮一样，蚂蚁渐渐地放弃朝向更远的位置行进，而是选择距离蚁巢较近的区域觅食。

每一天，蚁群的行为都在发生变化，前一天发生的事情将影响到第二天。罗森格伦做了一系列的微扰实验，他拿出牙签，让工蚁们必须挪开牙签，或者用牙签堵住它们的道路，从而使得觅食者必须努力工作，或者制造一种干扰，使得巡逻的蚂蚁试图抵制这种干扰。每个实验直接影响到一组工蚁，但是其它组工蚁也受到了影响，因为一个任务的工蚁根据它们与其它任务的工蚁短暂接触频率来决定是否活动活跃，在重复几天实验之后，即使干扰停止了，蚁群仍表现出受到干扰时的行为。蚂蚁们在蚁巢中交换了任务和位置，因此它们彼此相遇的模式需要一段时间才能恢复到不受干扰的状态，没有一只蚂蚁记得任何事情，但从某种意义上讲，蚁群仍然拥有一些记忆。

蚁群的寿命长达20-30年，相当于生育所有蚂蚁的蚁后寿命，但是普通的蚂蚁寿命仅为一年。在对干扰的反应中，年龄较大、大蚁群行为比年龄较小的蚁群行为更稳定。同时，前者更趋向于自我平衡——干扰程度越大，它们就越有可能专注于觅食，而不是应对自己制造的麻烦。相比之下，年轻蚁群的行为就不稳定，当遭遇干扰情况变糟糕时，它们的反应会非常明显。简单地讲，年老蚁群比年轻蚁群表现得更加聪明，尽管年老蚁群中并没有年龄较大的“蚂蚁智者”。

蚂蚁利用它们与其他蚂蚁相遇和嗅闻的速度，或者其它蚂蚁分泌化学物质的速度，来决定下步需要做什么。神经细胞利用其它神经细胞刺激它的速度来决定是否形成记忆，在这两种情况下，记忆形成于蚂蚁或者神经细胞之间连接和相互刺激方式的变化。蚁群行为的成熟可能是因为蚁群大小改变了蚂蚁之间彼此交互的速度。

在一个年龄较老的大蚁群中，每只蚂蚁比年轻蚁群遇到的蚂蚁更多，从而形成一个更稳定的动态系统。也许蚁群记得过去的一次干扰，由于改变了蚂蚁的位置，导致形成新的互动模式，甚至可能在蚁群不活动的一个晚上强化形成新的行为方式，就像人们的记忆在睡眠中得到巩固。由于过去事件引起的群体行为变化并不是蚂蚁记忆的简单总和，就像我们记忆中的变化，以及我们所说和所做并不是一组简单的转换，神经细胞彼此连接。相反，人类的记忆就像一个蚁群：没有特定的神经元记得清楚，但是你的大脑记得某些事情。

蚁群保存记忆的时间远超过个体蚂蚁的寿命，一个蚁群可以存在几十年时间，它们基于过去的事件改变其行为方式，即使每年都有蚂蚁个体死亡。其它工蚁的信号可以告诉同伴们何时何地外出寻找食物。

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