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螞蟻巢中簡單的複雜系統

Original publish date:May 06, 2003

編輯 Gene 報導

在蟻巢內外,螞蟻的群落是高度組織化的,牠們可以不需高層的指示就能按部就班地做好份內的工作。而螞蟻怎麼決定要做什麼工作呢?研究發現偵察蟻帶回巢中的氣味能讓螞蟻外出覓食。

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史丹福大學的生態學家Deborah Gordon在這廿年來一直在研究螞蟻如何在沒有中央決策的情況下決定要做什麼工作。她從一種新墨西哥沙漠的紅螞蟻(Pogonomyrmex barbatus)之觀察,發現螞蟻的行為決定於群落中其他螞蟻的工作。然而沒有人知道螞蟻怎麼知道其他同伴在忙什麼。

該紅螞蟻每群有一隻蟻王和一至兩萬隻雌工蟻。工蟻的壽命差不多是一年,蟻王可達廿年。Gordon早已發現做不同工作的螞蟻帶著不同的化合物。那些化合物是些防止身體脫水的碳氫化合物,而花費較長時間在沙漠中踱步的螞蟻則帶著不同的化合物組合。為了探究螞蟻能不能嗅出其中的差異,她和化學生態學家Michael Greene在一個小玻璃珠塗上不同碳氫化合物組合。一般上偵察蟻先外出探路,而跟隨者則在巢中等待偵察蟻安全回返時才出外覓食。他們把外出的偵察蟻一隻隻捉走捉走並每十秒鐘放置塗上同偵察蟻口部一樣的碳氫化合物的小珠子到巢中,試圖模擬偵察蟻返巢的情形。於是追隨蟻就外出覓食了,但是放上塗有巢內工蟻的碳氫化合物的小珠子卻無法誘使螞蟻外出。

密西根大學的電腦科學家John Holland認為該結果的意義是超越生態學的,這讓大家思考在複雜系統中的簡單訊號。只有少數的化學訊息,整個系統就能有了許多彈性。他相信相似的實驗在其他複雜系統中如腦、免疫系統和電腦軟體中也能有所收獲。

 

原始學術論文:
Greene, M. J. & Gordon, D. M. Cuticular hydrocarbons inform task decisions. Nature, 423, 32, (2003).

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