Μια αποικία μυρμηγκιών έχει αναμνήσεις που δεν έχουν τα μεμονωμένα μέλη της

* Το άρθρο της καθηγήτριας Βιολογίας στο πανεπιστήμιο Στάνφορντ στην Καλιφόρνια, Deborah M Gordon δημοσιεύτηκε στο Aeon. Τo Αeon, είναι διαδικτυακό περιοδικό, που θέτει μεγάλα ερωτήματα, αναζητώντας φρέσκες απαντήσεις και μια νέα οπτική στην κοινωνική πραγματικότητα, την επιστήμη, τη φιλοσοφία και τον πολιτισμό. Το NEWS 24/7 αναδημοσιεύει κάθε εβδομάδα μια ιστορία για όσους λατρεύουν την πρωτότυπη σκέψη πάνω σε παλιά και νέα ζητήματα.

Σαν εγκέφαλος, μια αποικία μυρμηγκιών λειτουργεί χωρίς κεντρικό έλεγχο. Το καθένα είναι ένα σύνολο αλληλεπιδρώντων ατόμων, είτε νευρώνων είτε μυρμηγκιών, που χρησιμοποιούν απλές χημικές αλληλεπιδράσεις που στο σύνολο δημιουργούν τη συμπεριφορά τους. Οι άνθρωποι χρησιμοποιούν το μυαλό τους για να θυμούνται. Μπορούν οι αποικίες μυρμηγκιών να το κάνουν αυτό; Αυτή η ερώτηση οδηγεί σε ένα άλλο ερώτημα: τι είναι η μνήμη; Για τους ανθρώπους, η μνήμη είναι η ικανότητα να ανακαλούν κάτι που συνέβη στο παρελθόν. Ζητάμε επίσης από τους υπολογιστές να αναπαράγουν ενέργειες του παρελθόντος – η ανάμειξη της ιδέας του υπολογιστή ως εγκεφάλου και του εγκεφάλου ως υπολογιστή μάς οδήγησε να θεωρήσουμε τη “μνήμη” κάτι σαν τις πληροφορίες που είναι αποθηκευμένες σε έναν σκληρό δίσκο. Γνωρίζουμε ότι η μνήμη μας βασίζεται σε αλλαγές στο πόσο ένα σύνολο συνδεδεμένων νευρώνων διεγείρει ο ένας τον άλλον. Ότι ενισχύεται με κάποιο τρόπο κατά τη διάρκεια του ύπνου και ότι η πρόσφατη και η μακροχρόνια μνήμη περιλαμβάνουν διαφορετικά κυκλώματα συνδεδεμένων νευρώνων. Αλλά υπάρχουν πολλά που δεν γνωρίζουμε ακόμα για το πώς αυτά τα νευρικά συμβάντα συνδυάζονται, εάν υπάρχουν αποθηκευμένες αναπαραστάσεις που χρησιμοποιούμε για να μιλήσουμε για κάτι που συνέβη στο παρελθόν ή πώς μπορούμε να συνεχίσουμε να εκτελούμε μια εργασία που μάθαμε προηγουμένως, όπως η ανάγνωση ή η ποδηλασία.

Οποιοδήποτε ζωντανό ον μπορεί να παρουσιάσει την απλούστερη μορφή μνήμης, μια αλλαγή που οφείλεται σε γεγονότα του παρελθόντος. Κοίτα ένα δέντρο που έχει χάσει ένα κλαδί. Θυμάται από το πώς μεγαλώνει γύρω από την πληγή, αφήνοντας ίχνη στο σχέδιο του φλοιού και στο σχήμα του δέντρου. Ίσως να μπορείς να περιγράψεις την τελευταία φορά που είχες γρίπη ή μπορεί και όχι. Είτε έτσι είτε αλλιώς, κατά κάποιο τρόπο το σώμα σου “θυμάται”, επειδή ορισμένα από τα κύτταρά σου έχουν πλέον διαφορετικά αντισώματα, μοριακούς υποδοχείς, που ταιριάζουν στον συγκεκριμένο ιό.

Τα γεγονότα του παρελθόντος μπορούν να αλλάξουν τη συμπεριφορά τόσο των μεμονωμένων μυρμηγκιών όσο και των αποικιών μυρμηγκιών. Σε μεμονωμένα μυρμήγκια ξυλουργών στα οποία πρόσφεραν μια λιχουδιά ζάχαρης, θυμήθηκαν τη θέση της για λίγα λεπτά. Ήταν πιθανό να επιστρέψουν εκεί που ήταν το φαγητό. Ένα άλλο είδος, το μυρμήγκι της ερήμου Σαχάρα, περιφέρεται στην άγονη έρημο, αναζητώντας τροφή. Φαίνεται ότι ένα μυρμήγκι αυτού του είδους μπορεί να θυμάται πόσο μακριά περπάτησε ή πόσα βήματα έκανε, από την τελευταία φορά που ήταν στη φωλιά.

Μια αποικία κόκκινων μυρμηγκιών ξύλου θυμάται το σύστημα μονοπατιών της που οδηγεί στα ίδια δέντρα, κάθε χρόνο, αν και κανένα μυρμήγκι δεν το κάνει. Στα δάση της Ευρώπης, αναζητούν τροφή σε ψηλά δέντρα για να τραφούν με τα εκκρίματα των αφίδων που με τη σειρά τους τρέφονται με το δέντρο. Οι φωλιές τους είναι τεράστιοι σωροί από πευκοβελόνες που βρίσκονται στο ίδιο μέρος για δεκαετίες, που κατοικείται από πολλές γενιές αποικιών. Κάθε μυρμήγκι τείνει να ακολουθεί το ίδιο μονοπάτι καθημερινά στο ίδιο δέντρο. Κατά τη διάρκεια του μακρύ χειμώνα, τα μυρμήγκια στριμώχνονται μαζί κάτω από το χιόνι. Ο Φινλανδός μυρμηγκολόγος Rainer Rosengren έδειξε ότι όταν τα μυρμήγκια εμφανίζονται την άνοιξη, ένα μεγαλύτερο μυρμήγκι βγαίνει έξω με ένα νεαρό κατά μήκος του συνηθισμένου ίχνους του μεγαλύτερου μυρμηγκιού. Το μεγαλύτερο μυρμήγκι πεθαίνει και το νεότερο μυρμήγκι υιοθετεί αυτό το μονοπάτι ως δικό του, οδηγώντας έτσι την αποικία να θυμάται ή να αναπαράγει τα μονοπάτια του προηγούμενου έτους.

Η αναζήτηση τροφής σε μια αποικία μυρμηγκιών θεριστών απαιτεί κάποια μεμονωμένη μνήμη μυρμηγκιών. Τα μυρμήγκια ψάχνουν για διάσπαρτους σπόρους και δεν χρησιμοποιούν σήματα φερομόνης. Αν ένα μυρμήγκι βρει έναν σπόρο, δεν έχει νόημα να στρατολογήσει άλλους γιατί δεν είναι πιθανό να υπάρχουν άλλοι σπόροι κοντά. Οι τροφοσυλλέκτες ταξιδεύουν σε ένα μονοπάτι που μπορεί να εκτείνεται έως και 20 μέτρα από τη φωλιά. Κάθε μυρμήγκι αφήνει το μονοπάτι και φεύγει μόνο του για να ψάξει για τροφή. Ψάχνει μέχρι να βρει έναν σπόρο, μετά πηγαίνει πίσω στο μονοπάτι, χρησιμοποιώντας ίσως τη γωνία του ηλιακού φωτός ως οδηγό, για να επιστρέψει στη φωλιά, ακολουθώντας το ρεύμα των εξερχόμενων τροφοσυλλεκτών. Μόλις επιστρέψει στη φωλιά, ο τροφοσυλλέκτης αφήνει τους σπόρους του και διεγείρεται να φύγει από τη φωλιά από το ρυθμό με τον οποίο συναντά άλλους τροφοσυλλέκτες που επιστρέφουν με τροφή. Στο επόμενο ταξίδι του, αφήνει το μονοπάτι στο ίδιο περίπου μέρος για να ψάξει ξανά.

Κάθε πρωί, το σχήμα της περιοχής αναζήτησης τροφής της αποικίας αλλάζει, όπως μια αμοιβάδα που διαστέλλεται και συστέλλεται. Κανένα μεμονωμένο μυρμήγκι δεν θυμάται την τρέχουσα θέση της αποικίας σε αυτό το μοτίβο. Στο πρώτο ταξίδι κάθε τροφοσυλλέκτη, τείνει να ξεφεύγει πέρα ​​από τα υπόλοιπα μυρμήγκια που ταξιδεύουν προς την ίδια κατεύθυνση. Το αποτέλεσμα είναι στην πραγματικότητα ένα κύμα που φτάνει πιο πέρα όσο προχωρά η μέρα. Σταδιακά το κύμα υποχωρεί, καθώς τα μυρμήγκια που κάνουν σύντομα ταξίδια σε τοποθεσίες κοντά στη φωλιά φαίνεται να είναι τα τελευταία που εγκαταλείπουν.

Από μέρα σε μέρα, η συμπεριφορά της αποικίας αλλάζει και ό,τι συμβαίνει τη μια μέρα επηρεάζει την επόμενη. Διενήργησα μια σειρά από πειράματα διαταραχής. Έβαλα οδοντογλυφίδες που έπρεπε να απομακρύνουν οι εργάτες ή έκλεισα τα μονοπάτια ώστε οι τροφοσυλλέκτες να εργαστούν πιο σκληρά ή δημιούργησα μια αναστάτωση που οι περιπολίες προσπάθησαν να αποκρούσουν. Κάθε πείραμα επηρέασε άμεσα μόνο μια ομάδα εργαζομένων, αλλά η δραστηριότητα άλλων ομάδων εργαζομένων άλλαξε, επειδή οι εργαζόμενοι μιας αποστολής αποφασίζουν αν θα είναι ενεργοί ανάλογα με το ποσοστό σύντομων συναντήσεών τους με εργαζόμενους άλλων καθηκόντων. Μετά από λίγες μόνο ημέρες επανάληψης του πειράματος, οι αποικίες συνέχισαν να συμπεριφέρονται όπως συμπεριφέρονται ενώ ήταν ενοχλημένες, ακόμη και αφού σταμάτησαν οι διαταραχές. Τα μυρμήγκια είχαν αλλάξει καθήκοντα και θέσεις στη φωλιά, και έτσι τα μοτίβα της συνάντησης χρειάστηκαν λίγο χρόνο για να επιστρέψουν στην αδιατάρακτη κατάσταση. Κανένα μεμονωμένο μυρμήγκι δεν θυμόταν τίποτα, αλλά, κατά κάποιο τρόπο, η αποικία θυμόταν.

Οι αποικίες ζουν για 20 – 30 χρόνια, η διάρκεια ζωής της μόνης βασίλισσας που δημιουργεί όλα τα μυρμήγκια, αλλά τα μεμονωμένα μυρμήγκια ζουν το πολύ ένα χρόνο. Σε απόκριση σε διαταραχές, η συμπεριφορά των παλαιότερων, μεγαλύτερων αποικιών είναι πιο σταθερή από εκείνη των νεότερων. Είναι επίσης πιο ομοιοστατικό: όσο μεγαλύτερο ήταν το μέγεθος της διαταραχής, τόσο πιο πιθανό ήταν οι παλαιότερες αποικίες να επικεντρωθούν στην αναζήτηση τροφής παρά στην ανταπόκριση στις ταλαιπωρίες που είχα δημιουργήσει. Ενώ όσο χειρότερα γινόταν, τόσο περισσότερο αντιδρούσαν οι νεότερες αποικίες. Εν ολίγοις, οι γηραιότερες, μεγαλύτερες αποικίες μεγαλώνουν για να ενεργούν πιο σοφά από τις νεότερες μικρότερες, παρόλο που η γηραιότερη αποικία δεν έχει γηραιότερα, σοφότερα μυρμήγκια.

Τα μυρμήγκια χρησιμοποιούν τον ρυθμό με τον οποίο συναντώνται και μυρίζουν άλλα μυρμήγκια, ή τις χημικές ουσίες που εναποτίθενται από άλλα μυρμήγκια, για να αποφασίσουν τι θα κάνουν στη συνέχεια. Ένας νευρώνας χρησιμοποιεί τον ρυθμό με τον οποίο διεγείρεται από άλλους νευρώνες για να αποφασίσει αν θα πυροδοτήσει. 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 της αποικίας ωριμάζει επειδή το μέγεθος της αποικίας αλλάζει τους ρυθμούς αλληλεπίδρασης μεταξύ των μυρμηγκιών. Σε μια γηραιότερη, μεγαλύτερη αποικία, κάθε μυρμήγκι έχει περισσότερα μυρμήγκια να συναντήσει από ό,τι σε μια νεότερη, μικρότερη, και το αποτέλεσμα είναι μια πιο σταθερή δυναμική. Ίσως οι αποικίες θυμούνται μια παρελθούσα διαταραχή επειδή άλλαξε τη θέση των μυρμηγκιών, οδηγώντας σε νέα μοτίβα 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 δικές μας μνήμες παγιώνονται κατά τη διάρκεια του ύπνου. Οι αλλαγές στη συμπεριφορά των αποικιών που οφείλονται σε γεγονότα του παρελθόντος δεν είναι το απλό άθροισμα των αναμνήσεων μυρμηγκιών, όπως ακριβώς οι αλλαγές σε αυτά που θυμόμαστε, και σε αυτά που λέμε ή κάνουμε, δεν είναι ένα απλό σύνολο μετασχηματισμών, νευρώνα προς νευρώνα. Αντίθετα, οι αναμνήσεις σου είναι σαν αποικίες μυρμηγκιών: κανένας συγκεκριμένος νευρώνας δεν θυμάται τίποτα, ωστόσο ο εγκέφαλός σου ναι.