Racjonalista.pl: Pszczeli taniec i uderzenia głową a umysł roju (Archiwum 2011)

Pszczeli taniec i uderzenia głową a umysł roju

Autor tekstu: Ed Yong
Tłumaczenie: Andrzej Szwatoński
 

 

W trakcie podejmowania decyzji w naszych mózgach kłębią się wszelkie „za” i „przeciw”. Grupy neuronów odzwierciedlające różne postawy wpływają na siebie, dopóki któraś z nich nie osiągnie przewagi. Neurony pobudzają niektórych sąsiadów do współdziałania, podczas gdy innych tłamszą, zmuszając do siedzenia cicho. Z tego zgiełku sprzecznych sygnałów wyłania się decyzja.

 

 

Taki sam proces zachodzi w pszczelim ulu. Cała kolonia, składająca się z dziesiątek tysięcy osobników, pracuje podobnie do ludzkiego sytemu nerwowego, a każda pszczoła zachowuje się jak neuron. W trakcie podejmowania decyzji, takiej jak wybór miejsca założenia gniazda, poszczególne pszczoły optują za różnymi wariantami, wspierają lub blokują siebie nawzajem dopóki nie osiągną zgody. Posiadają, całkiem dosłownie, umysł roju.

Jedna część tego procesu — sławny taniec pszczół — została odkryta dziesiątki lat temu. Tańcząc figurę w kształcie ósemki i poruszając odwłokami, pszczoły mówią swoim towarzyszkom o lokalizacji nowych zasobów. Taniec jest odpowiednikiem pobudzania jednych neuronów przez inne. Sygnał przeciwny — ekwiwalent tłumienie neuronów przez inne — został odkryty dopiero niedawno przez Thomasa Seeley’a z Cornell University. Polega on na zadawaniu ciosu głową.

Pszczoły nakazują swoim współtowarzyszkom, aby zaprzestały wykonywania jakiejś czynności, poprzez uderzanie ich głową. Przez 150 milisekund drżą z częstotliwością 350 Hz (w przybliżeniu średnie G). Kiedy po raz pierwszy zidentyfikowano te sygnały, naukowcy myśleli, że oznaczają one prośbę o jedzenie. Byli w błędzie — James Nieh ostatecznie wykazał, że pszczoły używają ich do wyciszania tańczących robotnic, które informują o źródłach pożywienia znajdujących się w niebezpiecznych miejscach. Kiedy zwiadowcy zostali zaatakowani w trakcie poszukiwań pokarmu w danym miejscu, uderzali głową robotnice, które odwiedzały ten sam rejon i zachęcały swoje towarzyszki do tego samego. Znaczenie przekazu jest jasne: „Nie idź tam”.

Seeley wykazał niedawno, że ten sam sygnał pojawia się, kiedy w grę wchodzi wybór miejsca na nowe gniazdo. Pszczoły miodne budują nowe siedziby latem, kiedy część kolonii odłącza się od reszty, aby utworzyć kolejną. Tysiące robotnic tłoczy się wokół starego ula, podczas gdy najstarsze poszukują obiecującego miejsca pod następny. Chociaż zwiadowcy przynoszą informacje o różnych możliwych lokalizacjach siedziby, rój nie ulega podziałowi. Zamiast tego, po kilku dniach, pszczoły osiągają konsensus i wszystkie przenoszą się w jedno miejsce.

Seeley sfilmował powrót pszczół-zwiadowców do roju. Z daleka zachwalały różne lokalizacje. Długość tanecznych ruchów informuje pozostałe owady o odległości od miejsca docelowego. Kąt odchylenia osi tańca od pionu wskazuje, jaki należy zachować kąt lotu względem ula. A liczba obiegów pokazuje jakość lokalizacji. Jednak Seeley wykazał także, że zwiadowcy uderzają głową w swoich popleczników, a po wystarczającej liczbie uderzeń, współtowarzysze ci zaprzestają pracować.

Aby pokazać, w jaki sposób pszczoły wykorzystują sygnały nakazujące zaprzestania działań, Seeley umieścił dwa roje poszukujące nowego domu na Appledore Island w stanie Maine. Wyspa ta nie posiada żadnego naturalnego miejsca, w którym mogłoby znaleźć się potencjalne gniazdo. Pszczoły mogły wybrać jedynie dwa identyczne gniazda-pudła, które postawił na wyspie badacz.

Seeley delikatnie oznaczył zwiadowców różowymi lub żółtymi znacznikami, zależnie od tego, które pudełko odwiedzili i sfilmował ich po powrocie do ula. Odkrył, że pszczoły oznaczone przeciwnym kolorem — czyli te, które odwiedzały przeciwne gniazdo-pudło — otrzymywały najwięcej kuksańców. Dwie grupy zwiadowców, każda optująca za inną siedzibą, próbowały zmusić siebie nawzajem do poparcia własnej propozycji.

Kiedy w końcu rój osiągnął porozumienie a kolonia przygotowywała się do przeprowadzki, pszczoły zaczęły uderzać głowami w inne robotnice — nie miało znaczenia jakiego koloru posiadały znacznik. Decyzja została podjęta, więc należało powiedzieć wszystkim, aby zamknęli się i przeszli nad nią do porządku dziennego.

Czy uderzenia głową są ważne? Co stałoby się, gdyby pszczoły zdawały się jedynie na taniec i kierowały w miejsce wskazane przez większość robotnic? Aby się o tym przekonać, Seeley stworzył matematyczny model interakcji zachodzących w roju i przeprowadził symulacje, dzięki którym chciał się dowiedzieć, co by się stało w odmiennych warunkach. Gdy całkowicie wykluczył uderzenia głową lub pozwolił pszczołom uderzać w inne owady na oślep, wtedy w kolonii panował zastój. Owady nie były w stanie wybrać żadnej ze stron. Udawało się im osiągnąć zgodę (i robiły to całkiem szybko), kiedy jedna z frakcji mogła uciszyć drugą.

Inteligencja pszczelego roju w znacznym stopniu podobna jest do tysięcy współpracujących ze sobą wewnątrz naszego mózgu neuronów. Jak pięknie wyłożył to Seeley: „Skłania to do myślenia, że umiejętność stosowania zaawansowanych strategii podejmowania decyzji jest tym, co uwydatnia zadziwiającą zbieżność [tych dwóch systemów]: mózgu zbudowanego z neuronów oraz roju składającego się z pszczół.”

Źródło: Seeley, Visscher, Schlegel, Hogan, Franks & Marshall. 2011. Stop Signals Provide Cross Inhibition in Collective Decision Making by Honeybee Swarms. Science http://dx.doi.org/10.1126/science.1210361

Tekst oryginału.

Not Exactlly Rocket Science/Discover

źródło polskie: http://www.racjonalista.pl/kk.php/s,7644

Podziel się!
Ten wpis został opublikowany w Nauka i odkrycia, Przyroda. Dodaj odnośnik do ulubionych.