Eine Ameisenkolonie arbeitet wie ein Gehirn ohne zentrale Kontrolle. Bei jedem handelt es sich um eine Reihe von interagierenden Individuen, entweder Neuronen oder Ameisen, die mithilfe einfacher chemischer Wechselwirkungen ihr Verhalten generieren. Die Leute benutzen ihr Gehirn, um sich zu erinnern. Können Ameisenkolonien das? Diese Frage führt zu einer anderen Frage: Was ist Erinnerung? Erinnerung ist für Menschen die Fähigkeit, sich an etwas zu erinnern, das in der Vergangenheit passiert ist. Wir bitten Computer auch, frühere Handlungen zu reproduzieren - die Verschmelzung der Vorstellung von Computer als Gehirn und Gehirn als Computer hat uns veranlasst, "Gedächtnis" so etwas wie die auf einer Festplatte gespeicherten Informationen zu verstehen. Wir wissen, dass unser Gedächtnis von Veränderungen abhängt, inwieweit sich ein Satz verknüpfter Neuronen gegenseitig stimuliert. dass es im Schlaf irgendwie verstärkt wird; und dass das jüngste und das Langzeitgedächtnis unterschiedliche Schaltkreise miteinander verbundener Neuronen beinhalten. Wir wissen jedoch immer noch nicht, wie diese neuronalen Ereignisse zusammenkommen, ob es gespeicherte Darstellungen gibt, mit denen wir über etwas sprechen, das in der Vergangenheit passiert ist, oder wie wir eine zuvor gelernte Aufgabe wie Lesen oder Weiterarbeiten können Fahrrad fahren.
Jedes Lebewesen kann die einfachste Form der Erinnerung aufweisen, eine Veränderung aufgrund vergangener Ereignisse. Schauen Sie sich einen Baum an, der einen Ast verloren hat. Es erinnert sich daran, wie es um die Wunde wächst und Spuren im Muster der Rinde und der Form des Baumes hinterlässt. Sie können möglicherweise beschreiben, wann Sie das letzte Mal eine Grippe hatten, oder auch nicht. In gewisser Weise "erinnert" sich Ihr Körper, weil einige Ihrer Zellen jetzt unterschiedliche Antikörper, molekulare Rezeptoren, haben, die zu diesem bestimmten Virus passen.
Frühere Ereignisse können das Verhalten einzelner Ameisen- und Ameisenkolonien verändern. Einzelne Tischlerameisen, die einen Zuckergenuss anboten, erinnerten sich einige Minuten lang an ihren Standort. Sie würden wahrscheinlich dorthin zurückkehren, wo das Essen gewesen war. Eine andere Art, die Sahara-Ameise, schlängelt sich auf der Suche nach Nahrung durch die öde Wüste. Anscheinend kann sich eine Ameise dieser Art daran erinnern, wie weit sie gegangen ist oder wie viele Schritte sie seit dem letzten Mal im Nest zurückgelegt hat.
Eine rote Ameisenkolonie erinnert sich an ihr Wegesystem, das Jahr für Jahr zu denselben Bäumen führt, obwohl dies keine einzelne Ameise tut. In den Wäldern Europas suchen sie in hohen Bäumen nach Nahrung für die Ausscheidungen von Blattläusen, die sich wiederum vom Baum ernähren. Ihre Nester sind riesige Hügel aus Kiefernnadeln, die sich jahrzehntelang an derselben Stelle befanden und von vielen Generationen von Kolonien bewohnt wurden. Jede Ameise neigt dazu, Tag für Tag den gleichen Weg zum gleichen Baum zu nehmen. Während des langen Winters drängen sich die Ameisen unter dem Schnee zusammen. Der finnische Myrmekologe Rainer Rosengren hat gezeigt, dass beim Auftauchen der Ameisen im Frühjahr eine ältere Ameise mit einer jungen Ameise auf dem üblichen Weg der älteren Ameise ausgeht. Die ältere Ameise stirbt und die jüngere Ameise nimmt diesen Weg als ihren eigenen an, wodurch die Kolonie dazu gebracht wird, sich an die Wege des Vorjahres zu erinnern oder diese zu reproduzieren.
Für die Nahrungssuche in einer Ernteameisen-Kolonie sind einige individuelle Gedächtnisse für Ameisen erforderlich. Die Ameisen suchen nach verstreuten Samen und verwenden keine Pheromonsignale. Wenn eine Ameise einen Samen findet, macht es keinen Sinn, andere zu rekrutieren, da es wahrscheinlich keine anderen Samen in der Nähe gibt. Die Futtersucher wandern auf einem Pfad, der sich bis zu 20 Meter vom Nest entfernt erstrecken kann. Jede Ameise verlässt die Spur und macht sich auf die Suche nach Nahrung. Es sucht, bis es einen Samen findet, und geht dann zurück zum Pfad, wobei es möglicherweise den Winkel des Sonnenlichts als Leitfaden verwendet, um dem Strom ausgehender Häcksler folgend zum Nest zurückzukehren. Zurück im Nest lässt ein Futtersucher seinen Samen fallen und wird dazu angeregt, das Nest mit der Geschwindigkeit zu verlassen, mit der er andere Futtersucher trifft, die mit Nahrung zurückkehren. Bei seiner nächsten Fahrt verlässt er den Pfad an ungefähr derselben Stelle, um erneut zu suchen.
Ant Encounters: Interaktionsnetzwerke und Kolonieverhalten (Primer in komplexen Systemen)
Wie machen Ameisenkolonien etwas, wenn niemand das Sagen hat? Eine Ameisenkolonie arbeitet ohne zentrale Kontrolle oder Hierarchie, und keine Ameise leitet eine andere. Stattdessen entscheiden Ameisen, was zu tun ist, basierend auf der Geschwindigkeit, dem Rhythmus und dem Muster der einzelnen Begegnungen und Interaktionen - was zu einem dynamischen Netzwerk führt, das die Funktionen der Kolonie koordiniert. Ant Encounters bietet einen aufschlussreichen und leicht zugänglichen Einblick in das Verhalten von Ameisen aus dieser Perspektive komplexer Systeme.
KaufenJeden Morgen ändert sich die Form des Nahrungsgebiets der Kolonie, wie eine Amöbe, die sich ausdehnt und zusammenzieht. Keine einzelne Ameise erinnert sich an die aktuelle Position der Kolonie in diesem Muster. Bei der ersten Reise eines jeden Futtersuchers geht er in der Regel über die anderen Ameisen hinaus, die sich in die gleiche Richtung bewegen. Das Ergebnis ist in der Tat eine Welle, die im Laufe des Tages weiter reicht. Allmählich nimmt die Welle ab, da die Ameisen, die kurze Ausflüge zu Orten in der Nähe des Nestes unternehmen, die letzten zu sein scheinen, die aufgeben.
Von Tag zu Tag ändert sich das Verhalten der Kolonie, und was an einem Tag passiert, wirkt sich auf den nächsten aus. Ich führte eine Reihe von Störungsexperimenten durch. Ich löschte Zahnstocher, die die Arbeiter wegziehen mussten, oder blockierte die Wege, damit die Häcksler härter arbeiten mussten, oder verursachte eine Störung, die die Patrouillenbeamten abwehren wollten. Jedes Experiment betraf nur eine Gruppe von Arbeitnehmern direkt, aber die Aktivität anderer Gruppen von Arbeitnehmern veränderte sich, da die Arbeitnehmer einer Aufgabe in Abhängigkeit von ihrer Häufigkeit der kurzen Begegnungen mit Arbeitnehmern anderer Aufgaben entscheiden, ob sie aktiv sind. Nach nur wenigen Tagen Wiederholung des Experiments verhielten sich die Kolonien weiterhin so, wie sie es taten, während sie gestört wurden, selbst nachdem die Störungen aufgehört hatten. Ameisen hatten Aufgaben und Positionen im Nest gewechselt, und so dauerte es eine Weile, bis die Muster der Begegnung wieder in den ungestörten Zustand zurückkehrten. Keine einzelne Ameise erinnerte sich an irgendetwas anderes als die Kolonie.
Die Kolonien leben 20 bis 30 Jahre, die Lebenszeit der einzigen Königin, die alle Ameisen hervorbringt, aber einzelne Ameisen leben höchstens ein Jahr. In Reaktion auf Störungen ist das Verhalten älterer, größerer Kolonien stabiler als das jüngerer. Es ist auch homöostatischer: Je größer die Störung, desto wahrscheinlicher konzentrierten sich ältere Kolonien auf die Nahrungssuche als auf die Reaktion auf die von mir verursachten Probleme. Je schlimmer es wurde, desto mehr reagierten die jüngeren Kolonien. Kurz gesagt, ältere, größere Kolonien wachsen weiser auf als jüngere, kleinere, obwohl die ältere Kolonie keine älteren, weiseren Ameisen hat.
Ameisen verwenden die Geschwindigkeit, mit der sie andere Ameisen treffen und riechen, oder die von anderen Ameisen abgelagerten Chemikalien, um zu entscheiden, was als nächstes zu tun ist. Ein Neuron verwendet die Rate, mit der es von anderen Neuronen stimuliert wird, um zu entscheiden, ob es feuert. In beiden Fällen entsteht das Gedächtnis durch Veränderungen in der Art und Weise, wie Ameisen oder Neuronen sich verbinden und gegenseitig stimulieren. Es ist wahrscheinlich, dass das Verhalten von Kolonien reift, weil die Koloniengröße die Interaktionsraten zwischen Ameisen verändert. In einer älteren, größeren Kolonie hat jede Ameise mehr Ameisen als in einer jüngeren, kleineren, und das Ergebnis ist eine stabilere Dynamik. Vielleicht erinnern sich Kolonien an eine Störung in der Vergangenheit, weil sich die Lage der Ameisen verschoben hat, was zu neuen Interaktionsmustern führte, die das neue Verhalten sogar über Nacht verstärken können, während die Kolonie inaktiv ist, genauso wie sich unsere eigenen Erinnerungen während des Schlafs festigen. Veränderungen im Kolonialverhalten aufgrund vergangener Ereignisse sind nicht die einfache Summe von Ameisenerinnerungen, ebenso wie Veränderungen in dem, woran wir uns erinnern, und was wir sagen oder tun, keine einfache Reihe von Transformationen sind, Neuron für Neuron. Stattdessen sind Ihre Erinnerungen wie die einer Ameisenkolonie: Kein bestimmtes Neuron erinnert sich an etwas, obwohl Ihr Gehirn dies tut. 
Dieser Artikel wurde ursprünglich bei Aeon veröffentlicht und unter Creative Commons erneut veröffentlicht.
Deborah M. Gordon ist Professorin für Biologie an der Stanford University in Kalifornien. Sie hat über ihre Forschung für Publikationen wie Scientific American und Wired geschrieben . Ihr neuestes Buch ist Ant Encounters: Interaction Networks und Colony Behavior (2010).
