معلومة

هل لدى النمل إحساس بالاتجاه؟


هل يفهم النمل أي طريق أعلى أو أسفل؟

هل يمكنهم التفريق بين صعود وهبوط؟


في الواقع لا.

والعجيب أن هذه الورقة المنشورة عن حركات النمل تقول:

يظهر التوزيع الخواص لمتوسط ​​السرعة كنتيجة مفاجئة لأنه من المتوقع ، على سبيل المثال ، أن النمل الذي يتقدم صعودًا يجب أن يكون أبطأ مما هو عليه عند التحرك إلى أسفل. على سبيل المثال ، Seidl et al. وجدت سرعات منخفضة على منحدرات أكثر حدة في النمل الصحراوي الذي يتحرك صعودًا ، لكنها تشير إلى أن النمل الصحراوي الذي يتقدم إلى أسفل المنحدر أظهر سرعات عالية [42]. يتناقض هذا مع ما توصلنا إليه مع Lasius niger في الإعداد الحالي حيث لم تظهر السرعة أي اعتماد على اتجاه المشي ، حتى مع الميل الأكثر انحدارًا. ومع ذلك ، Wohlgemuth et al. تقرير ، أيضًا في نملة الصحراء ، تم تقليل هذه السرعة في كل من قنوات الصعود والانحدار (+540) مقارنة بقناتها المسطحة ، وبالتالي استبعاد التكلفة الأيضية كوسيلة موثوقة لقياس المسافة المقطوعة على منحدرات مختلفة [28]. في محاولة لتحديد آثار الميل على التكلفة الأيضية الإجمالية للتنقل في النمل القاطع للأوراق ، أفاد هولت وإسكو أن النمل سافر بأسرع ما يمكن على مستوى أفقي ، وبالفعل خفف من سرعته مع الميل ، سواء على المنحدر أو الهبوط. يقترحون أن النمل يكيف سلوكه للحفاظ على معدل الأيض ثابتًا على الرغم من المتطلبات الميكانيكية المتغيرة.

المصدر: كيف يشعر النمل بالجاذبية؟ تحليل Boltzmann Walker لمسارات Lasius niger على منحدرات مختلفة


الملاحون البارعون: كيف يعرف النمل الصحراوي أي طريق يسلكه عند المشي للخلف

وفقًا لبحث جديد ، قد يكون النمل متظاهرين - وملاحين - أكثر تطوراً مما كان يُعتقد في كثير من الأحيان.

النمل يسير ... للخلف.

يتغذى النمل الصحراوي بمفرده ، ويحمل كل منهم الوجبات الخفيفة التي يجدونها إلى عشهم. لكن في بعض الأحيان تجد الحشرات الصغيرة أن وجبات الطعام ضخمة جدًا بحيث لا يمكن رفعها في فكيها ، وعليها أن تسحب جائزتها إلى المنزل ، للخلف.

الآن لدى الباحثين فكرة عن كيفية معرفة النمل إلى أين يذهبون دون النظر إلى أين يذهبون. قد تدمج الحشرات الصغيرة الذكريات المرئية مع إشارات من السماء لتتبع المسار الصحيح ، حتى لو لم تتمكن من رؤيتها في كل خطوة على الطريق. وتشير هذه النتائج ، التي نُشرت يوم الخميس في مجلة Current Biology ، إلى أن النمل الفردي أكثر تعقيدًا مما يُفترض في كثير من الأحيان.

يقول برايان فيشر ، عالم الحشرات والقيم في أكاديمية كاليفورنيا للعلوم والذي لم يشارك في هذا البحث ، لصحيفة كريستيان ساينس مونيتور: "أعتقد أننا قللنا من شأن النملة الفردية فيما يتعلق بما يمكنها فعله".

درس الباحثون منذ فترة طويلة القدرات الملاحية الأمامية لنمل الصحراء. يقول المؤلف المشارك للدراسة أنطوان ويستراتش من المركز الوطني الفرنسي للبحث العلمي ، وجامعة تولوز 3 ، وجامعة إدنبرة: "نحن نعلم أن هؤلاء النمل يعتمدون على الرؤية". "لكل فرد ذاكرة بصرية خاصة به يمكن استخدامها للتنقل ذهابًا وإيابًا بين الطعام والعش."

مع نمو محفظة كامالا هاريس ، يزداد التدقيق كذلك

لكن الأبحاث أشارت إلى أن هذه الذاكرة البصرية هي أنانية ، مما يعني أن النمل يرى لقطات لبيئته من وجهة نظره فقط ، كما يوضح الدكتور ويستراك في مقابلة مع مونيتور. "إنهم يتعلمون من خلال رؤية المشهد المرئي بشكل أساسي كما هو متوقع على شبكية العين ، مما يعني أن اتجاه أجسادهم مهم جدًا للتنقل."

بمعنى آخر ، يتعلم النمل الطريق إلى المنزل بناءً على مظهره عندما يمشي إلى الأمام. لكن إذا كانوا يواجهون اتجاهًا آخر ، مثل الخلف ، أثناء المشي ، فإن النمل يحصل على رؤية مختلفة تمامًا.

لاحظ ويسترش وزملاؤه وآخرون سابقًا أن نمل الصحراء يسير للخلف وينجح في العودة إلى أعشاشه ، لذلك تساءلوا كيف يمكنهم القيام بذلك دون أن تتطابق رؤيتهم للبيئة مع ذكرياتهم البصرية عن الطريق.

لمعرفة ذلك ، بنى الباحثون مسارًا مسورًا للنمل للتنقل في بيئتهم الطبيعية. قاموا أولاً بتدريب أفراد من أنواع نملة الصحراء القطيفة القطنية لاتباع هذا المسار ، ثم تم تقديم لقمة صغيرة من الطعام للنمل يمكنهم حملها بشكل طبيعي أو لقمة أكبر يجب سحبها للخلف.

في حين أن النمل مع ملفات تعريف الارتباط الأصغر تقلع في الاتجاه الصحيح على الفور ، واجه النمل المتخلف مشكلة أكبر قليلاً. رأى الباحثون أن بعض هؤلاء النمل أخطأ منعطفًا حادًا يمينًا في الطريق. لكن آخرين توقفوا بشكل دوري ، ووضعوا ملفات تعريف الارتباط الخاصة بهم ، واستداروا لوجههم للأمام - على الأرجح لإعادة توجيه أنفسهم - ثم استداروا للخلف لاستئناف سحب ملف تعريف الارتباط الخاص بهم ، والاستمرار على طول الطريق الصحيح.

نظرًا للطريقة التي يعتقد الباحثون أن الذكريات البصرية لها تعمل ، فإن مثل هذه النظرة الخاطفة البسيطة إلى الأمام لم تكن كافية لنمل السفر للخلف للعثور على المسار الدقيق مرة أخرى. وبدلاً من ذلك ، يشتبه العلماء في أن النمل كان يجمع إشارات متعددة لإبقاء نفسه على المسار الصحيح.

يشرح ويسترش أنه عندما ألقوا نظرة خاطفة إلى الأمام ، كانوا بحاجة إلى حفظ الرؤية من اتجاه الجسم المواجه للأمام ولكن بعد ذلك يطبقونها على اتجاه الجسم المواجه للخلف. إذن ، ما الذي كان يستخدمه النمل كإطار مرجعي؟

يقول: "كنا نشك في أنهم يستخدمون إشارة اتجاه خارجية". "لقد اشتبهنا في وجود إشارات سماوية لأن النمل والحشرات بشكل عام تشتهر باستخدام الإشارات السماوية."

الفكرة هي أن النمل سيلاحظ موقع الشمس في السماء ، على سبيل المثال ، ويستخدم ذلك لإعادة صياغة ذاكرته البصرية للطريق حتى يعرف أي طريق يسير.

يقول أدريان سميث ، المتخصص في علم الأحياء الدقيقة في متحف نورث كارولينا للعلوم الطبيعية وجامعة ولاية كارولينا الشمالية ، والذي لم يشارك في الدراسة: مراقب.

يقول Wystrach إن هؤلاء النمل "لديهم تمثيل للاتجاه والفضاء أكثر تعقيدًا مما كنا نظن". يقول وهو يتحدث من منظور نملة: "ليس الأمر فقط ،" أرى حافزًا ولدي استجابة نموذجية ". "لا ، يمكنني تخزين الكثير من المعلومات المختلفة ، بعضها طويل المدى لحياتي ، مثل منظر المنظر ، وبعضها قصير المدى ، كما لو أنني تركت ملف تعريف الارتباط خلفي ولكني أضع ذلك في الاعتبار." وكل ذلك يمكن أن يتفاعل ليصنع سلوكًا مرنًا للغاية ... بدلاً من مجرد آلة صغيرة ، آلة صغيرة. "

وهذا يمكن أن يساعد المهندسين في الواقع على بناء آلات ذكية صغيرة ، كما يقترح كل من ويستراش والدكتور فيشر. دراسة هؤلاء النمل يمكن أن تعطي هؤلاء المهندسين أفكارًا حول كيفية بناء شبكات عصبية لأجهزة الكمبيوتر الصغيرة التي تسمح للإنسان الآلي بالتنقل في بيئات مثل النمل. يقترح الدكتور سميث أن هذا قد يؤدي إلى تحسين روبوتات البحث والإنقاذ.

لا يستنشقون طريقهم في مجموعات؟

الصورة الكلاسيكية للنمل هي أنهم يسيرون ، اثنين في اثنين أو غير ذلك ، على طول مسارات الفيرومون وهم يتنقلون ذهابًا وإيابًا من مصدر غذاء إلى عشهم. لكن بالنسبة لنمل الصحراء هؤلاء ، الفيرومونات ليست عاملاً.

يشرح ويسترش أن هذا بسبب استراتيجية البحث عن الطعام لدى الحشرات. في الصحراء الجافة الحارة ، يتغذى النمل على الحشرات التي تحمصت في الشمس ، كما يقول. على هذا النحو ، الطعام ليس كله في كومة لحفنة من النمل العامل لاستردادها. نظرًا لأن الطعام منتشر عبر الرمال ويمكن للفرد عادةً حمله أو سحبه مرة أخرى في رحلة واحدة ، فلن يحتاجوا إلى مسارات فرمونية للإشارة إلى العمال الآخرين إلى أين يذهبون.

ويضيف Wystrach ، حتى النمل الذي يستخدم مسارات الفيرومون وُجد أيضًا أنه يعتمد على الذكريات البصرية عندما يفقد أثر الفرمون أو إذا تعطل.

من المعروف أن النمل يحقق مآثر لا تصدق في الهندسة والزراعة ، ولكن هذا مع مستعمرة بأكملها تعمل ككائن حي واحد. يقول العلماء الثلاثة إن هذا البحث يُظهر النمل العامل بشكل فردي في ضوء مختلف.

احصل على "قصص المراقبة" التي تهتم بها ليتم تسليمها إلى صندوق الوارد الخاص بك.

يقول Wystrach: "صحيح أنك إذا نظرت إلى السلوك الجماعي ، فإن ما يمكن أن يظهر على مستوى المستعمرة هو أكثر من مجموع ما يمكن أن يفعله النمل الفردي". "لكن هذا لا يعني أن النمل الفردي أغبياء."

يقول سميث: "لدينا افتراضاتنا حول كيفية عمل هذه الحيوانات ، ومدى ذكاءها ، ومدى تطورها". "ولكن عندما نجري هذه التجارب ، فإنها تجعلنا نعيد النظر في مدى تعقيد أصغر أجزاء الحياة من حولنا."


هل يحسب النمل خطواتهم حقًا؟

قبل عدة سنوات ، نشر العلماء دراسة ممتازة حول كيف يجد نمل الصحراء طريقه إلى المنزل بعد البحث عن الطعام. حظيت القصة باهتمام إعلامي كبير لسوء الحظ ، فقد وصفت الكثير من التغطية النمل & # 8220 خطوات العد & # 8221 ، وهي ليست ما أفاد به الباحثون وتغذي الأساطير الموجودة بدلاً من توسيع نطاقنا. لشرح ما أعتقد أنه خطأ في هذا النهج ، سأخبرك قصة عن النمل على ركائز متينة ، ومقايضة الجسم وكيف ندرك الفضاء.

كانت الدراسة الفعلية واضحة تمامًا. على عكس العديد من النمل الآخرين ، فإن النمل الصحراوي (كاتاغليفيس فورتيس) لا تستخدم المسارات الكيميائية للتنقل بين العش ومصدر الغذاء. بدلاً من ذلك ، يستخدمون & # 8220path Integration & # 8221 لحساب الطريق المباشر إلى المنزل بعد رحلتهم الخارجية المتعرجة. عرف العلماء أن النمل يستخدم بوصلة تعتمد على ضوء الشمس للحكم على الاتجاه ، ولكن ليس كيف حددوا المسافة. كان الباحثون قد أطلقوا بالفعل العديد من الأفكار ، مثل استخدام الإشارات المرئية أو تقديرات استخدام الطاقة ، لذلك قرر الفريق اختبار فكرة قديمة جدًا: ربما يستخدم النمل عدد الخطوات التي اتخذها لحساب المسافة. كانت التجربة الحاسمة هي تغيير طول خطوات العامل العائد & # 8217 ثانية عن طريق لصق شعيرات الخنازير على أرجلهم لإطالة إصطناعيًا. عندما تم ذلك ، أخذ النمل خطوات أطول وانتهى به الأمر إلى تجاوز رحلة العودة. نجحت التجربة العكسية أيضًا: كان للنمل ذو الأرجل القصيرة خطوة أقصر وبالغ في تقدير المسافة التي قطعوها ، وتوقفوا قبل أن يصلوا إلى مدخل العش. بعد قضاء يوم في العش ، تكيف النمل مع أرجله الجديدة وتمكن من الخروج والعودة إلى موقع التغذية دون أي مشاكل. لقد كانت تجربة رائعة حقًا وقد قامت بعمل رائع في إظهار أن هؤلاء النمل يحسبون المسافة بناءً على عدد الخطوات التي قطعوها & # 8217. أطلق الباحثون على هذا & # 8220step Integer & # 8221 أو & # 8220 بشكل فضفاض ، عداد خطوات ، على الرغم من أن النمل على الأرجح لا يحسب حرفياً & # 8221.

إذن ، ما المشكلة & # 8217s؟ لسوء الحظ ، فإن الكثير من تغطية هذه القصة يعطي انطباعًا بأن النمل يعده حقًا ، وهو & # 8217t ما زعمت الصحيفة. كتبت NPR عنها تحت العنوان & # 8220Ants That Count! & # 8221 بينما ذهب Livescience مع & # 8220 عندما يذهب النمل في مسيرة ، يحسبون خطواتهم & # 8220. يحسب لهم ، أعتقد أن نيو ساينتست غطت القصة بشكل جيد. A & # 8220step Integer & # 8221 يعطي النمل إحساسًا بالمسافة بناءً على عدد الخطوات التي قطعوها ، لكن هذا & # 8217s لا يشبه عد الخطوات. يواجه كتاب العلوم دائمًا المهمة الصعبة المتمثلة في تبسيط موضوع معقد غالبًا ما يكون مليئًا بالفروق الدقيقة. هناك دائمًا خطر المبالغة في التبسيط ، والذي لا يضر القراء فحسب ، بل يمكن أن يغذي أيضًا الأساطير والتراكيب الاجتماعية المختلفة ، بما في ذلك مدى تميز البشر ومسار التقدم إلى الأمام. في هذه الحالة ، أعتقد أن النسخة المبسطة تستمد وتدعم الأسطورة المنتشرة والدائمة لسلسلة الوجود ، مع وجود البشر في القمة و & # 8220lower & # 8221 الحيوانات ، أكثر بقليل من الأوتوماتا ، في الأسفل. في الواقع ، قد لا يختلف عامل الدمج في جوهره كثيرًا عن الطريقة التي نبني بها إحساسنا بالوقت والمكان & # 8212 حيث يأتي تبادل الجسم.

علماء الأعصاب في مختبر الدماغ والجسد والذات في معهد كارولينسكا في ستوكهولم يجعل المتطوعين بانتظام يتبادلون الجثث بأنواع مختلفة من الدمى والعارضات لفحص إحساسنا بأنفسنا. في عام 2011 ، قرروا أن يروا كيف سيبدو العالم من أجساد أكبر أو أصغر من المعتاد. ارتدى المشاركون سماعة الرأس التي أعطتهم نظرة أولية لجسم الدمية # 8217 وهو يرقد في نفس وضعهم. لقد رأوا ساق الدمية يتم ضربها في نفس الوقت الذي قام فيه شخص ما بضرب ساقه ، حيث خدع مزيج اللمس والبصر دماغهم في التفكير في أن جسم الدمية هو جسدهم. عندما تم تهديد الدمية بسكين ، استجاب المشاركون دون وعي & # 8212 اقتحام العرق وإظهار تغيير في سلوك الجلد. كما لو أن تبديل الجسم لم يكن & # 8217t كافيًا ، أراد الفريق أن يرى كيف سيؤثر ذلك على تصور الحجم والمسافة. كان المشاركون يبالغون باستمرار أو يقللون من تقديرهم ، اعتمادًا على حجم الدمية. اعتقد الأشخاص الذين قاموا بتبادل أجسادهم بدمية باربي الصغيرة أنهم كانوا في عالم من العمالقة ، وبالغوا في تقدير حجم كل شيء أو بعده. في هذه الأثناء ، شعر أولئك الذين قاموا بتبديل أجسادهم بطول 400 سم كما لو كانوا كانت عمالقة ، معتقدين أن كل شيء كان صغيرًا وقريبًا. كان هذا صحيحًا بغض النظر عما إذا كان الناس قد قدروا المسافات لفظيًا أو حاولوا المشي إلى شيء ما أثناء طي الأعمى. اتضح أن أدمغتنا تستخدم حجم أجسامنا لقياس المساحة عندما ننظر من خلال عيون العمالقة أو Lilliputians ، كل شيء يتم تصعيده أو تصغيره وفقًا لذلك.

كما يشير المؤلفون ، فإن النمل على الأرجح لم يعد يحسب خطواته حرفيًا. بدلاً من ذلك ، يمنحهم عدد الخطوات التي تم اتخاذها فكرة عن المسافة التي قطعوها & # 8217. تُظهر تجارب مبادلة الجسم أن البشر يفعلون شيئًا مشابهًا ، ويقدرون المسافة بناءً على حجم أجسامهم ، ويرتكبون نفس أنواع الأخطاء عندما لا يتوافق طول خطواتهم مع توقعاتهم. على الرغم من أن تفاصيل الآلية قد تكون مختلفة تمامًا ، في كلتا الدراستين يتم تقدير المسافة من خلال نوع من الإحساس بالجسم سواء كان ذلك بناءً على طول الخطوة أو حجم الجسم. ومع ذلك ، فإننا نصر على وصف العديد من الكائنات الحية بأنها آلية بسيطة ، والاستشعار والعد والاستجابة ، مع الاحتفاظ بوعي & # 8220 & # 8221 لأنفسنا. توضح وجهة النظر هذه كيفية تعاملنا مع العالم من حولنا ، وكذلك كيفية إجراء العلوم والإبلاغ عنها. أنا لا أتفق معه ويسعدني أن أرى أدلة متزايدة على كليات غير متوقعة في الكائنات الحية الأخرى. ليس لدي أي فكرة عن مدى وعي النملة بذاتها ، لكن النتائج تتناسب مع احتمال أن يكونوا على دراية بحجم جسمهم وطول خطوتهم ، والتي يستخدمونها لتقدير المسافة. بالنسبة لي ، يعد هذا الأمر أكثر إثارة وإثارة للاهتمام من القصة ، حيث يوسع مفهومنا للكائنات الأخرى ومنظورهم الفريد ، بدلاً من تعزيز أوهامنا بالتفوق والهيمنة.

المرجع
ويتلينجر ، م. (2006). عداد المسافات النمل: المشي على ركائز متينة وعلم جذوع الأشجار ، 312 (5782) ، 1965-1967 DOI: 10.1126 / science.1126912

van der Hoort B و Guterstam A و amp Ehrsson HH (2011). كونك باربي: حجم جسد واحد & # 8217s يحدد الحجم المدرك للعالم. بلوس واحد ، 6 (5) بميد: 21633503

(تم نشر المقال الثاني في مجلة الوصول المفتوح PLoS One ، مما يعني أنه متاح للقراءة مجانًا.)


التواصل عن طريق الكيماويات

وضعية الإنذار في نملة بهلوانية (Crematogaster Emeryana) ، تمسك اللدغة عالية ومبثوقة. لا يستخدم هؤلاء النمل أذرعهم في اللدغة ، بل يتم استخدام العضو كفرشاة لبث إشارات كيميائية لأفراد العش ولتشويه المواد الكيميائية على المهاجمين. Photo © Alex Wild

يتواصل النمل مع بعضهم البعض بمجموعة مذهلة من الطرق ، ولكن يبدو أن الإشارات الكيميائية (الفيرومونات) هي الطريقة الأكثر أهمية.

تنتج الطبقة الخارجية للنمل مجموعة من المواد الكيميائية التي تؤدي العديد من الوظائف الحيوية والمختلفة. تعطي هذه التركيبات الكيميائية الفريدة لكل نملة ملفها الشخصي الخاص. يمكن أن يستخدم النمل الآخر هوائياته "لتوصيف" كل فرد ، وتحديد عضويته الجماعية ، وحالته الإنجابية ، ومهاراته الوظيفية. الهوائيات هي هياكل فك التشفير الأولية للنمل ، وتستخدم لتحديد سمات النمل الآخر ، وتلقي التحذيرات ، واكتشاف اتجاه وكثافة الروائح المحمولة جواً.

النمل لديه العديد من الغدد المختلفة لإنتاج الفيرومونات الحاملة للرسالة. تم اكتشاف ما يقرب من أربعين من هذه الغدد حتى الآن بين الأنواع المختلفة. يستخدم النمل هذه المواد الكيميائية لإنتاج رسائل لمجموعة متنوعة من المهام ، وخاصة البحث عن العلف

على سبيل المثال ، سيضع النمل مسارات ذاكرة قصيرة المدى أو طويلة المدى ، اعتمادًا على أهمية المسار. يتم تحديد طول عمر الممر بواسطة المادة الكيميائية المتبقية. على سبيل المثال ، يمتلك نمل جيش البونيرين الماليزي غددًا سامة تحتوي على فرمون يتلاشى بسرعة. يستخدمونها لعمل مسارات ذاكرة قصيرة المدى لاستدعاء التعزيزات لوظيفة مؤقتة ، مثل تجنيد رفقاء العش لالتقاط الفريسة.

الفيرومونات الأخرى تدوم لفترة أطول. يتيح ذلك للنمل إنشاء شبكات واسعة من المسارات ، والعثور على طريق العودة ، والبحث عن الطعام بشكل منهجي. يمكن أن تستمر مسارات الذاكرة طويلة المدى من عشرين دقيقة (نملة الجيش الماليزي ponerine) إلى عدة أيام (نملة فرعون).

تقوم بعض الأنواع بتقسيم عمل وضع الممرات والبحث عن الطعام. لنتأمل عمال النمل لدى فرعون. يحتفظ البعض بهوائياتهم على اتصال مستمر بالأرض لاكتشاف فيرومونات الذاكرة طويلة المدى ، بينما يتبعها آخرون خلفهم ويحافظون على المسار عن طريق إضافة المزيد من المواد الكيميائية حسب الحاجة. لا يزال البعض الآخر غير مسئول عن وضع العلامات على الممرات ولكنهم يستخدمون الممرات للبحث عن الطعام.


النمل في الصدارة: كيف يتعاون النمل في توجيه الطعام إلى عشه

ربما تساءل أي شخص شاهد مجموعة من النمل وهم يندفعون لحمل فتات كبيرة إلى عشهم ، على الأرجح ، كيف تدير هذه المخلوقات الصغيرة المهمة. بحث جديد في معهد وايزمان للعلوم ، والذي ظهر اليوم في اتصالات الطبيعة، يشرح كيف يمكّن توازن الاتجاه الفردي والسلوك المطابق النمل من العمل معًا لنقل طعامهم إلى الاتجاه المطلوب.

لسحب جسم كبير ، يحيط به عدد من النمل - يرتفع الجزء الخلفي ، ويسحب النمل الموجود على الحافة الأمامية. كيف يبقون على المسار الصحيح ، بدلاً من مجرد الشد في كل مكان في نوع من لعبة شد الحبل؟ استخدم الدكتور عوفر فينيرمان ومجموعته في قسم فيزياء الأنظمة المعقدة في المعهد تحليل الفيديو لتتبع الحركات الفردية للنمل في مجموعة كانت تحمل مادة غذائية كبيرة باتجاه عشها. كلما زاد عدد النمل حول العنصر (على سبيل المثال ، كتلة صلبة من حبوب الإفطار) زادت سرعة تحريكه. على الرغم من أن القليل من الطعام يسير دائمًا في الاتجاه العام للعش ، إلا أن مساره كان أحد المنعطفات والتصحيحات الخاطئة.

في مقاطع الفيديو ، يمكن رؤية النمل الفردي للمساعدة في الحمل لفترة قصيرة ، وبعد ذلك يأخذ النمل الجديد أماكنه. عندما يتحرك هؤلاء النمل الجديد ، فإن الناقلين الآخرين ، الذين أصبحوا مرتبكين قليلاً فيما يتعلق بالاتجاه الصحيح ، يذعن للقادمين الجدد. عندما تلتصق نملة جديدة ، يتم تصحيح توجيه الكائن مؤقتًا ، بحيث يصبح المسار موجهًا بشكل أفضل نحو العش. يستمر النمل المُلحق حديثًا في قيادة الحركة لمدة تتراوح بين 10 و 20 ثانية ، وبالتالي يتولى النمل المُعلِم زمام المبادرة ، لكنهم أيضًا يسارعون إلى التخلي عنها بمجرد اختفاء ميزتهم المعلوماتية.

بالتعاون مع مجموعة البروفيسور نير جوف من قسم الفيزياء الكيميائية في معهد وايزمان ، تم تطوير نموذج رياضي لوصف هذا السلوك التعاوني. وفقًا للنموذج ، فإن قرارات شركات النقل "غير المطلعة" تناسب المستوى المتوسط ​​من التوافق السلوكي ، حيث يتم بعد ذلك تعيين الأفراد المطلعين على توجيه اتجاه الحمل على النحو الأمثل. يصف هذا النموذج نقطة حرجة بين الامتثال والفردية التي تمكن مجموعة النمل من تنسيق عملهم وتعديل اتجاههم حسب الحاجة. هذا النموذج هو تباين لما يسمى نموذج Ising ، والذي يستخدم في كثير من الأحيان لوصف الظواهر الناشئة في الفيزياء الإحصائية.

ماذا يمكن أن تعلمنا هذه الدراسة عن دور الفردية داخل مجموعة من الحيوانات الاجتماعية؟ فاينرمان: "في هذا النظام ، لا تأتي الحكمة من الحشود. بدلاً من ذلك ، يقوم بعض الأفراد بتزويد" العقول "، ويتمثل دور المجموعة في تضخيم القوة" العضلية "للأفراد الأذكياء حتى يتمكنوا فعليًا من تحريك العبء . "


حياة حشرة: تطبيق مبادئ نجاح النمل

هل سبق لك أن رأيت سلسلة من النمل ينتقل من وجهة إلى أخرى؟ يبدو أن لديهم إحساسًا كبيرًا بالاتجاه ويركزون بشكل مكثف على المكان الذي يتجهون إليه وما يجب القيام به. على الرغم من أن النمل مسؤول عن العديد من المهام ، إلا أنه يبدو دائمًا أنه ينجز كل ما يخطط للقيام به. بسبب مبادئ نجاحهم ، إذا كان النمل بشرًا ، فسيكونون أنجح مجموعة من الناس على هذا الكوكب. إذن كيف يمكن لمثل هذا المخلوق الصغير أن يحقق الكثير؟

سمعت ذات مرة المتحدث جيم رون يتحدث عن فلسفة النمل. أوضح قدرتهم على عدم الاستسلام أبدًا وكيف يستعدون للمستقبل. قررت أن ألقي نظرة فاحصة على النملة ووجدت أن هناك العديد من المبادئ التي يعيشونها من خلال ذلك ، إذا تم تطبيقها على حياة الإنسان ، فستضمن النجاح تقريبًا.

إصرار شجاع

النمل مثابر بشكل ملحوظ. إذا كانوا في طريقهم إلى مكان ما ، فإنهم يركزون ومصممون على الوصول إلى هناك بغض النظر عن العائق. غالبًا ما يصعدون إلى ارتفاعات كبيرة ويسافرون لمسافات طويلة للوصول إلى الطعام. لا توجد عقبة أكبر من التغلب عليها. إذا عثرت نملة على لقمة من الطعام أكبر من أن تحملها ، فستجد طريقة لاستدعاء النمل الآخرين وسيعملون بلا كلل حتى يكسروا الطعام إلى حجم يسهل التحكم فيه.

المثابرة تؤتي ثمارها في عالم البشر أيضًا. المثابرة هي سمة مشتركة يشترك فيها جميع الأشخاص الناجحين تقريبًا. قال رجل الأعمال الملياردير بول جي ماير ، "90٪ من الفشل يأتي من الإقلاع عن التدخين. لقد رأيت الكثير من الناس ، إذا كنت ستلتفت إلى زاوية أخرى أو تنتظر يومًا آخر ، فلديهم ذلك ".

المثابرة الجريئة تعني مواجهة كل تحد حتى النهاية. إنه يعني النظر إلى الأشياء التي تعترض طريق أهدافك والعزم على التغلب عليها بغض النظر عن أي شيء! قد يعني ذلك الذهاب إلى الأسفل ، فوق ، حول ، وعبر أي شيء تقريبًا للوصول إلى وجهتك. تمامًا مثل النملة ، لا يمكنك أن تدع حجم العائق يمنعك من الوصول إلى هدفك.

ابقَ متحمسًا

لا توجد مجموعة أخرى من الحيوانات أكثر كفاءة وفعالية وتحفيزًا. يبدو أنهم دائمًا يركزون ويعملون على تحقيق الأهداف المشتركة لبناء العش وإصلاحه ، وجمع الطعام وتوزيعه ، والعناية بالبيض. ولكن على الرغم من أن لديهم ملكة ، إلا أنها لا توجه تصرفات النمل الآخرين. بينما نحن البشر نحتاج إلى مشرفين ورؤساء ورؤساء لتحفيزنا وإرشادنا ، يبدو أن النمل مدفوع بقوة غير مرئية تدفعهم إلى مواصلة العمل نحو الهدف المشترك.

أن تكون متحمسًا هو سمة قوية بشكل مثير للدهشة للممتلكات. بدون الدافع لتزويدنا بالطاقة ، قد يصبح من السهل جدًا الانزلاق إلى عالم الملل. بينما يبدو أن النمل لا يحتاج إلى دافع خارجي لقيادته ، فإننا نميل إلى الحافز من مصادر خارجية من أجل إكمال أهدافنا اليومية ، وأحيانًا.

يعرف النمل كيفية التركيز على ما هو مهم لأنفسهم والمستعمرة. من أجل البقاء متحمسًا للذات ، نحن بحاجة إلى تحديد ما هو مهم حقًا في حياتنا وحياة الأشخاص من حولنا . إن إحداث فرق والمساهمة في قضية أكبر هو أحد أفضل العوامل المحفزة التي يمكن أن نحصل عليها.

فيما يلي بعض الطرق للبقاء متحفزًا:

حدد ما هو مهم -أنشئ قائمة بالأشياء التي تهمك. حصر القائمة في عدد قليل من الأشياء المهمة حقًا في حياتك. بعد ذلك ، انشر هذه القائمة في أي مكان حيث يمكنك رؤيتها كثيرًا. تذكيرك بما هو مهم سيبقيك مركزًا ومتحفزًا.

تعرف "لماذا" - الدافع يأتي عادة من الغرض. من المرجح أن يقوم الشخص بمهمة ما أو يتحدى بحماس إذا كان يعرف سبب قيامه بهذه المهمة في المقام الأول. عندما يتعلق الأمر بأهدافك وطريقك إلى النجاح ، تأكد من أنك تفهم حقًا سبب رغبتك في الوصول إلى هذا الهدف.

اختر لك مستعمرة - يعد وجود النوع المناسب من الأشخاص من حولك طريقة رائعة للبقاء متحفزًا. يميل الأشخاص المتحمسون إلى تحفيز الآخرين. عندما تكون محاطًا بأشخاص إيجابيين ، فمن المرجح أن تحصل على الدافع وتظل متحفزًا.

التواصل الفعال

كونها حشرة اجتماعية للغاية ، من المهم أن يكون النمل مواصلًا ممتازًا. قدرتهم على التواصل بسرعة وبشكل واضح تعمل على تحسين كفاءتهم وإنتاجيتهم. يمكن للنمل التواصل مع بعضهم البعض بعدة طرق مختلفة.

اتصالات النمل:

الفيرومونات -النمل لديه عدد من الغدد التي تستخدم للتحذير من الخطر ، وتجنيد النمل الشقيق ، وتحديد المنطقة.

مؤثر -غالبًا ما يلمس النمل الهوائيات أثناء دخوله العش ومغادرته. هذا حتى يتمكنوا من التعرف بشكل أفضل على النمل من نفس المستعمرة.

اصوات - يصدر بعض النمل صوت صرير عالي النبرة يتم إجراؤه عن طريق فرك الحواف المتوازية على البطن. الصوت منخفض جدًا ولكن يمكن أن يسمعه الإنسان إذا كانت النملة قريبة من الأذن.

الإيماءات / الرقص - يضيف النمل الحائك إلى تواصلهم سلسلة من الإيماءات وحتى القليل من الرقص.

تمامًا مثل النملة ، لدينا العديد من الطرق المختلفة للتواصل أيضًا. إلى جانب أصواتنا وأيدينا ولغة جسدنا ، لدينا أيضًا أدوات مثل الرسائل والبريد الإلكتروني والرسائل النصية. من أجل الحصول على نفس النوع من الفعالية ، يجب أن نستخدم تعلم كيفية استخدام أشكال الاتصال الخاصة بنا.

التواصل البشري:

حضور & # 8211 يبدو أن لبعض الناس حضورًا قويًا بشأنهم. تعد القدرة على إظهار الشعور بالراحة أو الاتزان أو الثقة بالنفس طريقة قوية للتواصل. أولئك الذين يتمتعون بحضور قوي هم أكثر عرضة لتلقي رسالتهم بطريقة إيجابية من قبل الآخرين.

صوت - يعد الإسقاط الصوتي والسرعة والوضوح أجزاء مهمة من الاتصال. يتم فقد رسالتك إذا كان لا يمكن فهمك. قم بضبط صوتك من خلال التدرب على طرق مختلفة لقول نفس السطر عن طريق تغيير المعدل والنبرة والحجم حتى تجد الأكثر فاعلية بالنسبة لك.

كلمات -اختيار الكلمة المناسبة لقولها هو جزء مهم من التواصل. قم ببناء المفردات الخاصة بك وإضافة بعض العبارات الجديدة إلى ترسانتك من أجل توصيل الرسالة بدقة.

إيماءات - يجب أن تعزز الإيماءات التي تقوم بها رسالتك. إذا كنت واثقًا ، فيجب أن يشير جسمك إلى هذه الرسالة. نحن كبشر نراقب إيماءات الآخرين لتحديد مزاجهم ومشاعرهم. تأكد من أن إيماءاتك تساعدك على إيصال الرسالة التي تود أن يتلقاها الآخرون. وإذا كنت بحاجة إلى إضافة القليل من الرقص لتوضيح وجهة نظرك ، فابدأ.

المرونة والتنوع

كونك متعدد الاستخدامات هو أحد نقاط القوة الرئيسية للنمل. بدون قسم "الموارد البشرية" أو تقييم تقييم المهارات ، يأخذ النمل الدور الذي يمكنه القيام به بشكل أفضل اعتمادًا على حجمه وقوته وعمره. على الرغم من أنهم يضطلعون بدور معين ، إلا أنهم قادرون على التدخل والقيام بأي مهام يجب القيام بها.

بالنسبة للبشر ، يعد التنوع أيضًا مهارة رائعة يجب امتلاكها. في الرياضة ، يُنظر إلى اللاعب القادر على لعب أكثر من مركز على أنه أكثر قيمة للفريق. نفس الشيء صحيح في مكان العمل. الموظف القادر على التدخل عندما يكون الزميل غير قادر على العمل والقيام بعمله بفعالية هو نوع المنظمات التي تحبها منظمات الموظفين.

سيساعدك كونك مرنًا ومتعدد الاستخدامات أيضًا على تحقيق التوازن في حياتك. غالبًا ما نتولى العديد من الأدوار في حياتنا. قد تكون زوجًا أو زوجة ، أو صاحب عمل ، أو موظفًا ، أو طالبًا ، أو قائدًا مجتمعيًا ، وما إلى ذلك. نظرًا لأننا ندخل ونخرج من هذه الأدوار كل يوم ، فمن المهم أن نتمكن من التعامل معها بفعالية حتى نتمكن من جزء واحد من حياتنا لا تهمل.

فقط لأنك ولدت بمجموعة مهارات معينة لا يعني أنه يجب عليك تولي هذا المنصب لبقية حياتك. من المهم تعلم مهارات جديدة وتطبيق هذه المهارات على حياتك.

"الحوت مهدد بالانقراض ، بينما تستمر النملة في القيام بعمل جيد" - بيل فوغان

العمل الجماعي المنظم

يفهم النمل أهمية استخدام العمل الجماعي المنظم لإنجاز الأمور. إن القيام بالأشياء في مجموعة منظمة يجعل الأمور أسهل وأكثر كفاءة. إنهم قادرون على البناء وإعادة البناء في أي وقت من الأوقات ، والقبض على فريسة أكبر بكثير مما هي عليه ، وصد الأعداء مع حماية ملكتهم. العش بأكمله عبارة عن نظام يتم تشغيله بسلاسة حيث تساعد كل نملة بعضها البعض من أجل تلبية احتياجات المستعمرة.

مثل النمل ، يعد العمل الجماعي جزءًا مهمًا من نجاحنا. بوجود فريق منظم بجانبك ، قد تتمكن من إنجاز أي شيء. أن تكون جزءًا من فريق منظم يساعد على تعزيز القدرات الفردية ويسهل تنفيذ الخطط وتوزيع عبء العمل. يمكن لأي شركة أو منظمة الاستفادة عندما تعمل الفرق بطريقة منظمة.

يمكن أن يساعدك وجود فريق منظم أيضًا في الوصول إلى أهدافك الشخصية. على سبيل المثال ، كلما قررت الوصول إلى هدف مادي جديد مثل الجري في سباق لفترة زمنية معينة ، سأقوم بتنظيم مجموعة من الأشخاص الذين يمكنني التدريب معهم. أحاول تجنيد مجموعة متنوعة من الأفراد. سيكون لدي بعض الأشخاص الذين يتدربون على رفع الأثقال ، وبعض العدائين لمسافات طويلة ، وبعضهم عدّاء جيدون. بهذه الطريقة ، عندما نتدرب معًا ، في مناطق مختلفة ، عادة ما يكون هناك شخص يمكنه إظهار أفضل الممارسات للفريق.

سواء كان ذلك في العمل أو العائلة أو الرياضة ، يمكن لمجموعة منظمة من الأشخاص إنجاز المزيد ، بالطريقة الصحيحة ، في نصف الوقت.

طول العمر - القيام بذلك بشكل صحيح لفترة طويلة

هل سبق لك أن سمعت أغنية على الراديو أعجبتك وبعد بضعة أشهر يبدو أن الأغنية والفنان اختفيا؟ أحد المقاييس الحقيقية للشخص الناجح هو القدرة على البقاء ناجحًا لفترة طويلة من الزمن. النجاح على المدى القصير هو أمر سهل النسيان ويسهل القيام به. هذا هو السبب في أن معظم الناس لا يعتبرون الموسيقيين الذين حققوا أغنية واحدة فقط ناجحين حقًا في مجال الموسيقى.

بالنسبة للحشرة ، يمكن أن يعيش النمل لفترة طويلة جدًا. عادة ما يكون العمر الافتراضي للحشرة المتوسطة قصيرًا جدًا. تعيش ذبابة Mayflies لمدة يوم واحد تقريبًا وتعيش فراشة دودة القز البالغة لبضع دقائق فقط. ومع ذلك ، يمكن للنملة أن تعيش لسنوات. أطول عمر لملكة نملة هو 28 عامًا!

هناك العديد من الطرق التي يمكننا من خلالها تعلم طول العمر من خلال مراقبة النملة. أولاً ، قد يؤدي كونها حشرة اجتماعية إلى إطالة العمر الافتراضي. تميل معظم الحشرات الاجتماعية مثل النحل والنمل الأبيض إلى العيش لفترة أطول من نظيراتها الانفرادية مثل الصرصور والعثة. بالنسبة للبشر ، أن تكون اجتماعيًا أمر مهم للغاية ويمكن أن يحسن نوعية الحياة بشكل كبير.

يمكننا أيضًا التعلم من طول عمر المستعمرة. سيفعل النمل كل ما هو ضروري لحماية الملكة من الخطر. يعرفون أن الملكة هي أهم عنصر لبقاء المستعمرة.

في حياتنا ، من المهم أن نحمي القيم التي تهمنا. مهاراتك ومبادئك ومُثُلك هي جوهر وجودك. Protect those things with everything you have because, just like in a colony, if the most important part of you is destroyed, so does your potential to succeed.

Humans cannot be ants but we can learn much about accomplishment from them. They are hard working, social, and persistent. Take a few lessons from this mighty insect and see the impact it can make in your life.


محتويات

Quorum sensing was first reported in 1970, by Kenneth Nealson, Terry Platt, and J. Woodland Hastings, [3] who observed what they described as a conditioning of the medium in which they had grown the bioluminescent marine bacterium Aliivibrio fischeri. [4] These bacteria did not synthesize luciferase—and therefore did not luminesce—in freshly inoculated culture but only after the bacterial population had increased significantly. Because they attributed this conditioning of the medium to the growing population of cells itself, they referred to the phenomenon as autoinduction. [3] [5] [4]

Some of the best-known examples of quorum sensing come from studies of bacteria. Bacteria use quorum sensing to regulate certain phenotype expressions, which in turn, coordinate their behaviours. Some common phenotypes include biofilm formation, virulence factor expression, and motility. Certain bacteria are able to use quorum sensing to regulate bioluminescence, nitrogen fixation and sporulation. [6]

The quorum-sensing function is based on the local density of the bacterial population in the immediate environment. [7] It can occur within a single bacterial species, as well as between diverse species. Both Gram-positive and gram-negative bacteria use quorum sensing, but there are some major differences in their mechanisms. [8]

آلية التحرير

For the bacteria to use quorum sensing constitutively, they must possess three abilities: secretion of a signaling molecule, secretion of an autoinducer (to detect the change in concentration of signaling molecules), and regulation of gene transcription as a response. [6] This process is highly dependent on the diffusion mechanism of the signaling molecules. QS signaling molecules are usually secreted at a low level by individual bacteria. At low cell density, the molecules may just diffuse away. At high cell density, the local concentration of signaling molecules may exceed its threshold level, and trigger changes in gene expression. [8]

Gram-positive Bacteria Edit

Gram-positive bacteria use autoinducing peptides (AIP) as their autoinducers. [9]

When gram-positive bacteria detect high concentration of AIPs in their environment, that happens by way of AIPs binding to a receptor to activate a kinase. The kinase phosphorylates a transcription factor, which regulates gene transcription. This is called a two-component system.

Another possible mechanism is that AIP is transported into the cytosol, and binds directly to a transcription factor to initiate or inhibit transcription. [9]

Gram-negative Bacteria Edit

Gram-negative bacteria produce N-acyl homoserine lactones (AHL) as their signaling molecule. [9] Usually AHLs do not need additional processing, and bind directly to transcription factors to regulate gene expression. [8]

Some gram-negative bacteria may use the two-component system as well. [9]

أمثلة تحرير

Aliivibrio fischeri يحرر

The bioluminescent bacterium A. fischeri is the first organism in which QS was observed. It lives as a mutualistic symbiont in the photophore (or light-producing organ) of the Hawaiian bobtail squid. متي A. fischeri cells are free-living (or planktonic), the autoinducer is at low concentration, and, thus, cells do not show luminescence. However, when the population reaches the threshold in the photophore (about 10 11 cells/ml), transcription of luciferase is induced, leading to bioluminescence. في A. fischeri bioluminescence is regulated by AHLs (N-acyl-homoserine lactones) which is a product of the LuxI gene whose transcription is regulated by the LuxR activator. LuxR works only when AHLs binds to the LuxR.

Curvibacter sp. يحرر

Curvibacter sp. is a Gram-negative curved rod-formed bacterium which is the main colonizer of the epithelial cell surfaces of the early branching metazoan Hydra vulgaris. [10] [11] Sequencing the complete genome uncovered a circular chromosome (4.37 Mb), a plasmid (16.5 kb), and two operons coding each for an AHL (N-acyl-homoserine lactone) synthase (curI1 و curI2) and an AHL receptor (curR1 و curR2). [11] Moreover, a study showed that these host associated Curvibacter bacteria produce a broad spectrum of AHL, explaining the presence of those operons. [11] As mentioned before, AHL are the quorum sensing molecules of Gram-negative bacteria, which means Curvibacter has a quorum sensing activity.

Even though their function in host-microbe interaction is largely unknown, Curvibacter quorum-sensing signals are relevant for host-microbe interactions. [11] Indeed, due to the oxidoreductase activity of العدار, there is a modification of AHL signalling molecules (3-oxo-homoserine lactone into 3-hydroxy-homoserine lactone) which leads to a different host-microbe interaction. On one hand, a phenotypic switch of the colonizer Curvibacter يحدث. The most likely explanation is that the binding of 3-oxo-HSL and 3-hydroxy-HSL causes different conformational changes in the AHL receptors curR1 و curR2. As a result, there is a different DNA-binding motif affinity and thereby different target genes are activated. [11] On the other hand, this switch modifies its ability to colonize the epithelial cell surfaces of Hydra vulgaris. [11] Indeed, one explanation is that with a 3-oxo-HSL quorum-sensing signal, there is an up-regulation of flagellar assembly. Yet, flagellin, the main protein component of flagella, can act as an immunomodulator and activate the innate immune response in العدار. Therefore, bacteria have less chance to evade the immune system and to colonize host tissues. [11] Another explanation is that 3-hydroxy-HSL induces carbon metabolism and fatty acid degradation genes in العدار. This allows the bacterial metabolism to adjust itself to the host growth conditions, which is essential for the colonization of the ectodermal mucus layer of Hydrae. [11]

الإشريكية القولونية يحرر

In the Gram-negative bacterium الإشريكية القولونية (بكتريا قولونية), cell division may be partially regulated by AI-2-mediated quorum sensing. This species uses AI-2, which is produced and processed by the lsr أوبرون. Part of it encodes an ABC transporter, which imports AI-2 into the cells during the early stationery (latent) phase of growth. AI-2 is then phosphorylated by the LsrK kinase, and the newly produced phospho-AI-2 can be either internalized or used to suppress LsrR, a repressor of the lsr operon (thereby activating the operon). Transcription of the lsr operon is also thought to be inhibited by dihydroxyacetone phosphate (DHAP) through its competitive binding to LsrR. Glyceraldehyde 3-phosphate has also been shown to inhibit the lsr operon through cAMP-CAPK-mediated inhibition. This explains why, when grown with glucose, بكتريا قولونية will lose the ability to internalize AI-2 (because of catabolite repression). When grown normally, AI-2 presence is transient.

بكتريا قولونية و السالمونيلا المعوية do not produce AHL signals commonly found in other Gram-negative bacteria. However, they have a receptor that detects AHLs from other bacteria and change their gene expression in accordance with the presence of other "quorate" populations of Gram-negative bacteria. [12]

السالمونيلا المعوية يحرر

السالمونيلا encodes a LuxR homolog, SdiA, but does not encode an AHL synthase. SdiA detects AHLs produced by other species of bacteria including بكتيريا غازية قؤوبة, Hafnia alvei، و يرسينيا القولون. [13] When AHL is detected, SdiA regulates the rck operon on the السالمونيلا virulence plasmid (pefI-srgD-srgA-srgB-rck-srgC) and a single gene horizontal acquisition in the chromosome srgE. [14] [15] السالمونيلا does not detect AHL when passing through the gastrointestinal tracts of several animal species, suggesting that the normal microbiota does not produce AHLs. However, SdiA does become activated when السالمونيلا transits through turtles colonized with بكتيريا غازية قؤوبة or mice infected with يرسينيا القولون. [16] [17] Therefore, السالمونيلا appears to use SdiA to detect the AHL production of other pathogens rather than the normal gut flora.

الزائفة الزنجارية يحرر

The opportunistic pathogen الزائفة الزنجارية uses quorum sensing to coordinate the formation of biofilm, swarming motility, exopolysaccharide production, virulence, and cell aggregation. [18] These bacteria can grow within a host without harming it until they reach a threshold concentration. Then they become aggressive, developing to the point at which their numbers are sufficient to overcome the host's immune system, and form a biofilm, leading to disease within the host as the biofilm is a protective layer encasing the bacterial population. Another form of gene regulation that allows the bacteria to rapidly adapt to surrounding changes is through environmental signaling. Recent studies have discovered that anaerobiosis can significantly impact the major regulatory circuit of quorum sensing. This important link between quorum sensing and anaerobiosis has a significant impact on the production of virulence factors of this organism. [19] It is hoped that the therapeutic enzymatic degradation of the signaling molecules will prevent the formation of such biofilms and possibly weaken established biofilms. Disrupting the signaling process in this way is called quorum sensing inhibition.

Acinetobacter ص. يحرر

It has recently been found that Acinetobacter ص. also show quorum sensing activity. This bacterium, an emerging pathogen, produces AHLs. [20] Acinetobacter ص. shows both quorum sensing and quorum quenching activity. It produces AHLs and also, it can degrade the AHL molecules as well. [20]

الأيروموناس ص. يحرر

This bacterium was previously considered a fish pathogen, but it has recently emerged as a human pathogen. [21] الأيروموناس ص. have been isolated from various infected sites from patients (bile, blood, peritoneal fluid, pus, stool and urine). All isolates produced the two principal AHLs, N-butanoylhomoserine lactone (C4-HSL) and N-hexanoyl homoserine lactone (C6-HSL). It has been documented that Aeromonas sobria has produced C6-HSL and two additional AHLs with N-acyl side chain longer than C6. [22]

يرسينيا يحرر

The YenR and YenI proteins produced by the gammaproteobacterium يرسينيا القولون تشبه Aliivibrio fischeri LuxR and LuxI. [23] [24] YenR activates the expression of a small non-coding RNA, YenS. YenS inhibits YenI expression and acylhomoserine lactone production. [25] YenR/YenI/YenS are involved in the control of swimming and swarming motility. [24] [25]

Molecules involved Edit

Three-dimensional structures of proteins involved in quorum sensing were first published in 2001, when the crystal structures of three LuxS orthologs were determined by X-ray crystallography. [26] In 2002, the crystal structure of the receptor LuxP of فيبريو هارفي with its inducer AI-2 (which is one of the few biomolecules containing boron) bound to it was also determined. [27] Many bacterial species, including بكتريا قولونية, an enteric bacterium and model organism for Gram-negative bacteria, produce AI-2. A comparative genomic and phylogenetic analysis of 138 genomes of bacteria, archaea, and eukaryotes found that "the LuxS enzyme required for AI-2 synthesis is widespread in bacteria, while the periplasmic binding protein LuxP is present only in Vibrio strains," leading to the conclusion that either "other organisms may use components different from the AI-2 signal transduction system of Vibrio strains to sense the signal of AI-2 or they do not have such a quorum sensing system at all." [28] Farnesol is used by the fungus المبيضات البيض as a quorum sensing molecule that inhibits filamentation. [29]

A database of quorum-sensing peptides is available under the name Quorumpeps. [30] [31]

Certain bacteria can produce enzymes called lactonases that can target and inactivate AHLs. Researchers have developed novel molecules which block the signalling receptors of bacteria ("Quorum quenching"). mBTL is a compound that has been shown to inhibit quorum sensing and decrease the amount of cell death by a significant amount. [32] Additionally, researchers are also examining the role of natural compounds (such as caffeine) as potential quorum sensing inhibitors. [33] Research in this area has been promising and could lead to the development of natural compounds as effective therapeutics.

تطور التحرير

Sequence analysis Edit

The majority of quorum sensing systems that fall under the "two-gene" (an autoinducer synthase coupled with a receptor molecule) paradigm as defined by the فيبريو فيشيري system occur in the Gram-negative Proteobacteria. A comparison between the Proteobacteria phylogeny as generated by 16S ribosomal RNA sequences and phylogenies of LuxI-, LuxR-, or LuxS-homologs shows a notably high level of global similarity. Overall, the quorum sensing genes seem to have diverged along with the Proteobacteria phylum as a whole. This indicates that these quorum sensing systems are quite ancient, and arose very early in the Proteobacteria lineage. [34] [35]

Although examples of horizontal gene transfer are apparent in LuxI, LuxR, and LuxS phylogenies, they are relatively rare. This result is in line with the observation that quorum sensing genes tend to control the expression of a wide array of genes scattered throughout the bacterial chromosome. A recent acquisition by horizontal gene transfer would be unlikely to have integrated itself to this degree. Given that the majority of autoinducer–synthase/receptor pairs occur in tandem in bacterial genomes, it is also rare that they switch partners and so pairs tend to co-evolve. [35]

In quorum sensing genes of Gammaproteobacteria, which includes الزائفة الزنجارية و الإشريكية القولونية, the LuxI/LuxR genes form a functional pair, with LuxI as the auto-inducer synthase and LuxR as the receptor. Gamma Proteobacteria are unique in possessing quorum sensing genes, which, although functionally similar to the LuxI/LuxR genes, have a markedly divergent sequence. [35] This family of quorum-sensing homologs may have arisen in the gamma Proteobacteria ancestor, although the cause of their extreme sequence divergence yet maintenance of functional similarity has yet to be explained. In addition, species that employ multiple discrete quorum sensing systems are almost all members of the gamma Proteobacteria, and evidence of horizontal transfer of quorum sensing genes is most evident in this class. [34] [35]

Interaction of quorum-sensing molecules with mammalian cells and its medical applications Edit

Next to the potential antimicrobial functionality, quorum-sensing derived molecules, especially the peptides, are being investigated for their use in other therapeutic domains as well, including immunology, central nervous system disorders and oncology. Quorum-sensing peptides have been demonstrated to interact with cancer cells, as well as to permeate the blood-brain barrier reaching the brain parenchyma. [36] [37] [38]

A mechanism involving arbitrium has recently been described in bacteriophages infecting several عصية محيط. [39] [40] The viruses communicate with each other to ascertain their own density compared to potential hosts. They use this information to decide whether to enter a lytic or lysogenic life-cycle. [41]

أمثلة تحرير

Methanosaeta harundinacea 6Ac Edit

Methanosaeta harundinacea 6Ac, a methanogenic archaeon, produces carboxylated acyl homoserine lactone compounds that facilitate the transition from growth as short cells to growth as filaments. [42]

QS is important to plant-pathogen interactions, and their study has also contributed to the QS field more generally. [43] [4] The first X-ray crystallography results for some of the key proteins were those of Pantoea stewartii subsp. stewartii in maize/corn [44] [4] and أغروباكتريوم توميفاسيانز, a crop pathogen with wider range of hosts. [45] [46] [4] These interactions are facilitated by quorum-sensing molecules and play a major role in maintaining the pathogenicity of bacteria towards other hosts, such as humans. This mechanism can be understood by looking at the effects of N-Acyl homoserine lactone (AHL), one of the quorum sensing-signaling molecules in gram-negative bacteria, on plants. The model organism used is نبات الأرابيدوبسيس thaliana. [47]

The role of AHLs having long carbon-chains (C12, C14), which have an unknown receptor mechanism, is less well understood than AHLs having short carbon-chains (C4, C6, C8), which are perceived by the G protein-coupled receptor. A phenomenon called "AHL priming", which is a dependent signalling pathway, enhanced our knowledge of long-chain AHLs. The role of quorum-sensing molecules was better explained according to three categories: host physiology–based impact of quorum sensing molecules ecological effects and cellular signaling. Calcium signalling and calmodulin have a large role in short-chain AHLs' response in أرابيدوبسيس. Research was also conducted on barley and the crop called yam bean (Pachyrhizus erosus) that reveals the AHLs determining the detoxification enzymes called GST were found less in yam bean. [48]

Quorum sensing-based regulatory systems are necessary to plant-disease-causing bacteria. Looking towards developing new strategies based on plant-associated microbiomes, the aim of further study is to improve the quantity and quality of the food supply. Further research into this inter-kingdom communication also enhances the possibility of learning about quorum sensing in humans. [49]

Quorum quenching is the process of preventing quorum sensing by disrupting signalling. [50] This is achieved by inactivating signalling enzymes, by introducing molecules that mimic signalling molecules and block their receptors, by degrading signalling molecules themselves, or by a modification of the quorum sensing signals due to an enzyme activity. [11] [50] [51] [52]

Inhibition Edit

Closantel and triclosan are known inhibitors of quorum sensing enzymes. [53] Closantel induces aggregation of the histidine kinase sensor in two-component signalling. The latter disrupts the synthesis of a class of signalling molecules known as ن-acyl homoserine lactones (AHLs) by blocking the enoyl-acyl carrier protein (ACP) reductase. [53] [54]

تقليد تحرير

Two groups of well-known mimicking molecules include halogenated furanones, which mimic AHL molecules, and synthetic Al peptides (AIPs), which mimic naturally occurring AIPs. These groups inhibit receptors from binding substrate or decrease the concentration of receptors in the cell. [53] Furanones have also been found to act on AHL-dependant transcriptional activity, whereby the half life of the autoinducer-binding LuxR protein is significantly shortened. [55]

Degradation Edit

Recently, a well-studied quorum quenching bacterial strain (KM1S) was isolated and its AHL degradation kinetics were studied using rapid resolution liquid chromatography (RRLC). [56] RRLC efficiently separates components of a mixture to a high degree of sensitivity, based on their affinities for different liquid phases. [57] It was found that the genome of this strain encoded an inactivation enzyme with distinct motifs targeting the degradation of AHLs. [56]

Modifications Edit

As mentioned before, N-acyl-homoserine lactones (AHL) are the quorum sensing signaling molecules of the Gram-negative bacteria. However, these molecules may have different functional groups on their acyl chain, and also a different length of acyl chain. Therefore, there exist many different AHL signaling molecules, for example, 3-oxododecanoyl-L-homoserine lactone (3OC12-HSL) or 3-hydroxydodecanoyl-L-homoserine lactone (3OHC12-HSL). The modification of those quorum sensing (QS) signaling molecules is another sort of quorum quenching. This can be carried out by an oxidoreductase activity. [11] As an example, we will discuss the interaction between a host, Hydra vulgaris, and the main colonizer of its epithelial cell surfaces, Curvibacter النيابة. Those bacteria produce 3-oxo-HSL quorum sensing molecules. [11] However, the oxidoreductase activity of the polyp العدار is able to modify the 3-oxo-HSL into their 3-hydroxy-HSL counterparts. [11] We can characterize this as quorum quenching since there is an interference with quorum sensing molecules. In this case, the outcomes are different than just QS inactivation. Indeed, the host modification results in a phenotypic switch of Curvibacter, which modifies its ability to colonize the epithelial cell surfaces of H. vulgaris. [11]

Applications Edit

Applications of quorum quenching that have been exploited by humans include the use of AHL-degrading bacteria in aquacultures to limit the spread of diseases in aquatic populations of fish, mollusks and crustaceans. [58] This technique has also been translated to agriculture, to restrict the spread of pathogenic bacteria that use quorum sensing in plants. [58] [59] Anti-biofouling is another process that exploits quorum quenching bacteria to mediate the dissociation of unwanted biofilms aggregating on wet surfaces, such as medical devices, transportation infrastructure and water systems. [58] [60] Quorum quenching is recently studied for the control of fouling and emerging contaminants in electro membrane bioreactors (eMBRs) for the advanced treatment of wastewater. [61]

Social insect colonies are an excellent example of a decentralized system, because no individual is in charge of directing or making decisions for the colony. Several groups of social insects have been shown to use quorum sensing in a process that resembles collective decision-making.

أمثلة تحرير

Ants Edit

Colonies of the ant Temnothorax albipennis nest in small crevices between rocks. When the rocks shift and the nest is broken up, these ants must quickly choose a new nest to move into. During the first phase of the decision-making process, a small portion of the workers leave the destroyed nest and search for new crevices. When one of these scout ants finds a potential nest, she assesses the quality of the crevice based on a variety of factors including the size of the interior, the number of openings (based on light level), and the presence or absence of dead ants. [62] [63] The worker then returns to the destroyed nest, where she waits for a short period before recruiting other workers to follow her to the nest that she has found, using a process called tandem running. The waiting period is inversely related to the quality of the site for instance, a worker that has found a poor site will wait longer than a worker that encountered a good site. [64] As the new recruits visit the potential nest site and make their own assessment of its quality, the number of ants visiting the crevice increases. During this stage, ants may be visiting many different potential nests. However, because of the differences in the waiting period, the number of ants in the best nest will tend to increase at the greatest rate. Eventually, the ants in this nest will sense that the rate at which they encounter other ants has exceeded a particular threshold, indicating that the quorum number has been reached. [65] Once the ants sense a quorum, they return to the destroyed nest and begin rapidly carrying the brood, queen, and fellow workers to the new nest. Scouts that are still tandem-running to other potential sites are also recruited to the new nest, and the entire colony moves. Thus, although no single worker may have visited and compared all of the available options, quorum sensing enables the colony as a whole to quickly make good decisions about where to move.

Honey bees Edit

عسل النحل (أبيس ميليفيرا) also use quorum sensing to make decisions about new nest sites. Large colonies reproduce through a process called swarming, in which the queen leaves the hive with a portion of the workers to form a new nest elsewhere. After leaving the nest, the workers form a swarm that hangs from a branch or overhanging structure. This swarm persists during the decision-making phase until a new nest site is chosen.

The quorum sensing process in honey bees is similar to the method used by Temnothorax ants in several ways. A small portion of the workers leave the swarm to search out new nest sites, and each worker assesses the quality of the cavity it finds. The worker then returns to the swarm and recruits other workers to her cavity using the honey bee waggle dance. However, instead of using a time delay, the number of dance repetitions the worker performs is dependent on the quality of the site. Workers that found poor nests stop dancing sooner, and can, therefore, be recruited to the better sites. Once the visitors to a new site sense that a quorum number (usually 10–20 bees) has been reached, they return to the swarm and begin using a new recruitment method called piping. This vibration signal causes the swarm to take off and fly to the new nest location. In an experimental test, this decision-making process enabled honey bee swarms to choose the best nest site in four out of five trials. [66] [67]

Quorum sensing has been engineered using synthetic biological circuits in different systems. Examples include rewiring the AHL components to toxic genes to control population size in bacteria [68] and constructing an auxin-based system to control population density in mammalian cells. [69] Synthetic quorum sensing circuits have been proposed to enable applications like controlling biofilms [70] or enabling drug delivery. [71]

Quorum sensing can be a useful tool for improving the function of self-organizing networks such as the SECOAS (Self-Organizing Collegiate Sensor) environmental monitoring system. In this system, individual nodes sense that there is a population of other nodes with similar data to report. The population then nominates just one node to report the data, resulting in power savings. [72] Ad hoc wireless networks can also benefit from quorum sensing, by allowing the system to detect and respond to network conditions. [73]

Quorum sensing can also be used to coordinate the behavior of autonomous robot swarms. Using a process similar to that used by Temnothorax ants, robots can make rapid group decisions without the direction of a controller. [74]


Orchids That Thrive on Ants

Orchid do not attract ants, as I said before.

But I have to include one side note here: there are two orchid that do. As each orchid will produce pheromones (perfume) to attract a certain type of insect or pollinator, the Cham orchis alpine و ال Frog Orchid specifically attract ants as their pollinators.

It’s highly doubtful that you will be cultivating these particular orchid genera, since the Cham Orchis Alpine grows in the subarctic plains of Russia, Scandinavia, and the Alps (unless you like your indoors near zero).

It’s amazing to me how well orchids have adapted to diversify into so many genera and species. Since life is extremely harsh in the subalpine parts of Europe, the Cham orchis had to attract what could live in those conditions, which happened to be ants and beetles.

The second orchid that attracts ants, Dactylorhiza viridis or the Frog Orchid, is more commonly found in the United States and Canada. It also has adapted to live from South Carolina all the way into Alaska, but didn’t confine itself to North America.

The Frog Orchid is a world traveler, found also in the colder parts of Europe and Asia. Its small green flowers are hardly noticeable among the abundant leaves. You can check out more information on this orchid from the North American Orchid Conservation.

Besides these two, not many other orchids attract ants. This means that if you have an ant infestation, then something else is attracting them. To properly rid your orchid of them, your need to find what’s alluring them into your potting medium.


The purpose of this experiment was to determine which flavor ants are most attracted to.

I first became interested in this idea when I found ants crawling over various food items like a fruit snack and dog food.

The information gained from this experiment can help people with ants living in their homes to uncover natural, effective ant bait. Homeowners with ant problems spend many dollars per year to try do get rid of ants. It would cost consumers much less just to use common, around-the-house substances.

My hypothesis is that the ants will be most attracted to a sweet flavor rather than the other flavors sour, salty, bitter, or control (water).

I base my hypothesis on the results of an interview with an employee of Weaver Exterminating Service who said that ants are generally attracted to sugar and other sweet compounds. I also base my hypothesis on personal experiences and encounters that I have had with ants.

The constants in this study were:
-Size of bread piece
-Kind of bread
-External temperature of testing area
-Time of day observations and measurements are made
-Time of day food was replaced
-Amount of solution on piece of bread.
-Source of ants
All ants were kept in the same environment and have equal access to all five flavors.

The manipulated variable was the flavor of the solution that was dropped on the bread squares.

The responding variable was the number of ants attracted to each flavor.

To measure the responding variable I took pictures of the ants at pre-planned time intervals. Then I took a count of the ants that were at each station in each picture.


QUANTITY ITEM DESCRIPTION
200 النمل
1 loaf White Bread
1 Glass Terrarium
1 Digital Camera
amount n/a Sand (for Ants&rsquo Habitat)
amount n/a Leaves (for Ants&rsquo Habitat)
25 squares Tin foil (3cm by 3cm)
1 Eye dropper
1 10 mL Graduated Cylinder
1 Magnetic Stirrer
1 Water bath (warm)

500 grams
Deionized water

1.0gram
كلوريد الصوديوم

5.0grams
Sucrose

.15 grams
حمض الستريك

.15 grams
Caffeine

A. Preparing the terrarium with a habitat suitable for ants

1) Put 3 centimeters of sand, soil and beauty bark mixture in the bottom.
2) Place moist, rotting wood in random locations inside the terrarium.
3) Spray water on the sand to form a more suitable sand texture for the ant colony.

B. Preparing the solutions and bread slices
To achieve the following flavors, make these solutions by following the next steps.

1) Solution 1: SWEET flavor- 5% Sucrose: Dissolve 5.0 grams of sucrose into 95.0 grams of deionized water. Warm up solution to mix.
2) Solution 2: SOUR flavor- 0.15% Citric Acid: Mix 0.15 grams of citric acid with 99.85 grams of deionized water. Using a magnetic stirrer, slowly mix the solution.
3) Solution 3: SALTY flavor- 1.0% Sodium Chloride: Dissolve 1.0 grams of sodium chloride into 99.0 grams of deionized water. Warm up solution to mix.
4) Solution 4: BITTER flavor- 0.15% Caffeine: Mix .15 grams of caffeine with 99.85 grams of deionized water.
5) Solution 5: NO flavor (control)- 100% Deionized Water: 100 grams of deionized water.
6) Cut five squares of bread 2cm by 2cm and (1) centimeter thick.
7) Drop 0.5 milliliter (13 drops) of sweet solution onto a bread square using an eyedropper.
8) Flip square over and drop 0.5 mL (13 drops) of solution on that side.
9) Repeat steps seven and eight using the sour, bitter, salty and control solutions on separate pieces of bread.
10) Cut 25 squares of tin foil each 6cm by 6cm.
11) Place squares of bread on top of tin foil and put ants into terrarium.
12) Every two hours, record the number of ants on each bread square, then take 1 picture with the digital camera.
13) Repeat steps six through eleven three times each day for five days.

C. Following steps six through eleven, change the bread squares at each station after 24 hours of exposure to the ants.

D. Analyzing Data
1) At 1:00, 3:00 and 5:00 pictures were taken. Names/Dates were added to pictures as soon as they were processed.
2) This process was repeated after each day with the trial pictures.
3) Averages were taken of each station&rsquos data after the testing period is completely over.
4) Graph all results.

The original purpose of this experiment was to determine which flavor ants were attracted to most.

The results of the experiment were that the ants were attracted to the sweet flavored bread square more than any of the other flavors, but on a rare occasion they would visit the sour, bitter, and salty squares. They also did not visit the control (water) station often, in fact I only observed one ant at this station in the entire experiment.

Please take a look at the graph to see the results.

My hypothesis was that the ants would prefer the sweet flavor to the other flavors: sour, bitter, salty, and control.

The results indicate that this hypothesis should be accepted.

Because of the results of this experiment, I wonder if the ants would prefer a sweet liquid to a sweet flavored solid. I also wonder if this same result would occur for other "pest" insects, like termites or cockroaches.

If I were to conduct this project again I would try different substances and carriers for the different flavors. I might have attempted to determine whether the ants preferred a viscous (gel-like) liquid versus a non-viscous (watery) liquid. Observing more ants and observing them for a longer duration of time would make the experiment more reliable.

Ants belong to an order of insects called Hymenoptera this group also includes bees, wasps, and sawflies. They belong to the insect family Formicidae meaning &lsquoant family&rsquo. There are over 60 genre existing in North America comprising hundreds of different species on this continent alone.

ANTS
Ant Species
There are many different kinds of ants all over the world. Some kinds of ants among the best known are: fire ants, army ants, carpenter ants, driver ants, harvester ants, weaver ants, fungus- gardening ants, aphid- tending ants, honeypot ants, and acacia ants.

الموطن
Ants can be found in many places such as soil, leaf litter, rotting wood and dead trees. Ants live all over the world, except for the Arctic and Antarctic and some islands, also on the coldest mountain tops. They are most abundant in the tropical rainforests and other tropical regions.

Colony Life
All ants are social. In fact they are the only insects in which all species are social. Large groups of ants live in colonies or communities together. In the majority of ants, colonies are families or groups of related families. These groups consist of one or more queens, who rule the colony, and males, whose only job is to fertilize the queen and then die soon after. The workers in the colony are only females. These workers are divided into several working classes including: enlargement and repair of the nest, taking care of the larvae, tending to the queen, defending the colony, and foraging for food.

تشريح
The shape of the ant head can be oval shaped, spherical, triangular or even rectangular it differs among species. All ants have an opening in the back of their head, through which the beginning of the digestive tract, nerves and blood pass through. Inside the mouth are three different parts. The mandibles, or jaws, are long and broad and are toothed, or serrated. Ants use their mandibles for collecting and carrying food, digging, building nests, cutting and fighting. The maxillae, or lower jaws, are used to extract liquids from foods. Ants use their tongues for sucking up the liquid food. Also two pairs of slender palpi are inside the mouth, that resemble antennae, and play an important role in eating.

Ants have two compound eyes each are made of light-sensitive compartments called ommatidia. Other types of ants have three simple eyes called ocelli on the tops of their heads. Different species have developed sight, but some are completely blind. Vision is rather unimportant to ants because they spend much of their time underground anyway.

At the front of the head is a pair of antennae, which contain organs of taste, smell and touch.
Most ants&rsquo antennae are elbow-shaped, somewhat like a human arm. An ant&rsquos main source of information is its pair of antennae. Ants use their antennae to find out about their surroundings.

Joined to the head is the middle part of the body known as the alitrunk. Attached to the alitrunk are three pairs of legs. Each leg is jointed and has a claw at the end used for gripping hard to grasp surfaces. The legs are not only used for walking and running, but also more skillful tasks, including handling food and carrying supplies. The two front legs have miniature combs used for cleaning the ant and its antennae. In males and young queens, the alitrunk holds two pairs of wings inside.

Just behind the alitrunk is the narrow petiole. The petiole is usually a two- segmented section that appears to be a waist. This body part aids the ant when it is going through winding underground passageways.

The gaster is the hindmost section of the ant. The gaster contains the heart, most of the digestive system, the reproductive system and the excretory system. When an ant&rsquos digestive system is full of food, the gaster expands by ballooning out.

تغذية
Some and species hunt different insects, others collect seeds. Honeypot ants cultivate certain insects that the ants "milk" in order to obtain a sweet substance known as honeydew. A few species even grow their own fungi gardens to feed upon.

Digestion
Adult ants are able to digest only liquid foods. Ants that obtain food from solids first have to mix digestive juices into the food to help dissolve it, then use their tongues to lap up the resulting juices and semiliquid food. Inside the mouth, any leftover solid foods enter a chamber beneath the mouth opening. Within the chamber lies a series of screens, which filter out the solid food and turn it into a solid pellet that the ant soon removes from its mouth. From the mouth, the food is passed into an organ called the crop, which is an expandable sack in which liquids can be stored for long periods of time without being digested. Once the ant reaches the colony it regurgitates most of the food for other workers to eat. A valve called the proventriculus in the inner section of the crop lets a trickle of food pass into the ant&rsquos mid-gut, where it can be digested.

  • Sucrose was added to deionized water, to obtain a sweet flavor.
  • When mixed with deionized water, Sodium chloride created a salty flavor.
  • Citric acid added to deionized water made a sour flavor.
  • When Caffeine was mixed with deionized water, it resulted in a bitter flavor.
  • Deionized water was the substance that was considered control

Although ants are sometimes considered a household pest, they are able to perform many necessary functions inside ecosystems. Ants turn soil, move nutrients and organic matter, scatter seeds, serve as food for larger animals, and sometimes pollinate flowers. Many species dig underground nests with several openings and passageways. Air and water can pass through these tunnels, providing oxygen and moisture for plant roots. Ants play a very important part in our world.

Carlin, Norman F. "Ant" WorldBook Encyclopedia, 1995 Vol. 1-A Pp. 520-528

Greenland, Caroline. "Ants" Natures Children Series: Sherman Turnpike, Danbury, CT., Grolier Educational Corporation, 1986


Ants Count Their Way Home

Desert ants are very good at finding their way home. How they do that has been a mystery, until now. A clever experiment in Germany finds that these ants get home by counting their steps. Ants with shortened legs stopped short of their nests, while ants outfitted with stilts walked too far.

This is MORNING EDITION from NPR News. I'm Lynn Neary.

And I'm Steve Inskeep. Good morning.

This next story sheds light on one of nature's tiny mysteries, the question of how some insects find there way around. You were just wondering this, weren't you? Desert ants may wander around for hours searching for food. When they find it they make beeline back to their nest.

Now scientists have figured out how they do that, as NPR's Richard Harris reports.

Ants may be tiny but they are also amazing. A desert ant can wander for hours in a featureless landscape, but it can usually finds its way straight back to its nest. These ants maintain a sense of direction simply by keeping track of all of their twists and turns.

Measuring distance, however, is a tricky business. Harold Wolf at the University of Ulm in Germany says one thought was that these ants use their eyes to measurer the rate at which the scenery is passing by. That's what bees do but not so for ants.

Mr. HAROLD WOLF (University of Ulm): You can, for instance, put them on a conveyor belt and move a visual pattern underneath them. But it doesn't alter the distance measurement of the ants.

HARRIS: So if ants are using their eyes to measure distance, what are they using? Wolf gave his graduate student, Mathias Whitlinger(ph), the crack assignment to figure out how the ants do find their way home. One thing he tried was to clip off the ends of the ant's legs. He says desert ants often lose there feet in the searing hot desert sand anyway.

The ants then set across a simulated desert in a lab, and sure enough with shorter legs they took shorter steps. And they stopped short of their nest. That suggested that the ants are actually counting there steps. But Wolf says it doesn't prove the point.

Mr. WOLF: You can always argue, okay, it hurts and the animal's injured and the animal can't walk that far anymore, so it'll stop short anyway. And so the good idea was just extend the leg.

HARRIS: They extended the ants legs by building stilts out of fine pig hairs and then gluing them on the end of the ant's legs. And as you would expect with each step on stilts the ants covered more ground.

Mr. WOLF: And in fact they did walk farther.

HARRIS: The ants with stilt legs overshot their nest. So as they report in Science Magazine, it appears that ants really are counting their steps in order to gauge distance. But of course insects aren't counting with numbers. So there must some other mechanism within the nervous system that makes that tally. Wolf has no idea what that would be.

Mr. WOLF: You'd have to record the nervous system of these animals, and they're pretty small, so that's difficult.

HARRIS: Too difficult, at least with today's technology. But it is a deeply interesting question. The answer could help explain how some animals navigate, often better than we humans can manage. Wolf says if they can figure it out, it could also be useful for building robots.

Mr. WOLF: If you want to build a robot that finds it's own around, they have to navigate, and, well, it's easy to do this in a rather coarse way. But if you really wanted to be exact and find a way exactly back to where it came from, that's quite a problem.

HARRIS: A problem that lowly desert ants have solved. If only we knew their whole secret. Richard Harris, NPR News.

حقوق النشر والنسخ 2006 NPR. كل الحقوق محفوظة. Visit our website terms of use and permissions pages at www.npr.org for further information.

NPR transcripts are created on a rush deadline by Verb8tm, Inc., an NPR contractor, and produced using a proprietary transcription process developed with NPR. This text may not be in its final form and may be updated or revised in the future. Accuracy and availability may vary. The authoritative record of NPR&rsquos programming is the audio record.


شاهد الفيديو: عالم النمل العجيب (كانون الثاني 2022).