群体智能引导长角疯蚁为搬运大件食物的姐妹们清理道路

科学家研究了长角疯蚁的越障行为，其中一部分工蚁会暂时专门清除阻碍蚁巢和大型食物之间路径的微小物体。实验表明，连续的越障行为可以由单个信息素标记触发，而该标记恰好是由被招募到大型食物的觅食蚁兽放置在障碍物附近的。越障行为主要发生在集体运输的环境中，这种运输通常会在障碍物前停滞。作者得出结论，越障行为是“群体智能”的一种形式，它出现在群体层面，不需要单个蚂蚁的理解。

　　

在数以万计的蚂蚁物种中，一些令人难以置信的“智能”行为已经进化，例如作物种植、畜牧业、外科手术、“盗版”、保持社交距离以及建造复杂的建筑。然而，乍一看，蚂蚁的大脑似乎难以完成这些壮举：它只有罂罂粟籽大小，只有0.25亿到100万个神经元，而人类的神经元数量则高达860亿个。如今，来自以色列和瑞士的研究人员展示了类似预先规划的“群体智能”是如何从众多微小大脑的协同运作中产生的。该研究成果发表在《行为神经科学前沿》（Frontiers in Behavioral Neuroscience）杂志上。

“我们首次证明，长角疯蚁的工蚁能够在障碍物造成问题之前就将其清除——它们能够预测大型食物需要运送到哪里，并提前做好准备。这是首次有记录显示蚂蚁在合作运输过程中表现出这种前瞻性行为的案例，”以色列魏茨曼科学研究所研究员、该研究的通讯作者埃胡德·福尼奥博士说道。

“我能看到前进道路上的所有障碍”

研究人员在自然界中偶然观察到一个有趣的现象，并从中获得了启发：疯狂工蚁个体会用它们的下颚颚捡起并带走工蚁群体附近合作运送大型昆虫猎物时产生的小砾石。

“当我们第一次看到蚂蚁在搬运货物前清理小障碍物时，我们感到敬畏。这些小家伙似乎了解前方的困难，并试图提前帮助它们的朋友，”魏茨曼研究所教授、该研究的最终作者奥弗·费纳曼博士说道。

Fonio等人 设计了一套包含83个实验的方案，以研究魏茨曼研究所校园内一个疯狂蚂蚁“超级蚁群”的这种越障行为。他们用直径为1.5毫米（相当于蚂蚁体长一半）的塑料珠子作为鹅卵石，阻挡蚂蚁的路径。他们用蚂蚁最爱的猫粮颗粒作为猎物。

受信息素触发进入清除模式

与许多蚂蚁物种一样，疯狂蚂蚁会通过留下气味踪迹来提醒姐妹们大型食物的存在：它们会不规则地奔跑（因此得名“疯狂”），每隔0.2秒用腹部尖端触地一次，留下一小滴信息素。这种信息素会迅速吸引其他工蚁靠近食物。但在这里，科学家们发现这种信息素在清除行为中也发挥着关键作用。

他们的观察表明，工蚁最容易清理距离食物约40毫米的珠子，并将其朝着巢穴方向移动。它们会将这些珠子移动最多50毫米，然后将其扔下，远离返回巢穴的路线。纪录保持者连续清理了64颗珠子。

这种清理行为总是发生在颗粒完整的情况下，而当颗粒被分成碎屑时则很少发生。这种区别似乎是适应性的，因为观察表明，碎屑总是由单个工蚁带回家，它们会绕过路上遇到的任何珠子。然而，完整的颗粒总是会引发多个工蚁的“合作”运输，它们通常会停留在一排珠子旁，直到珠子被清理干净。

从合作运输穿过 5 厘米 x 7 厘米的隧道所需的时间来看，珠子确实是一个障碍：当通道充满珠子时，所需的时间比没有障碍物时长 18 倍。

进一步的观察还发现，工蚁无需接触食物即可开始清理行为：觅食蚁兽释放的信息素会促使它们这样做。只要珠子附近有一个标记，工蚁就会进入“清理模式”，之后它们就会主动寻找更多珠子进行清理。

“令人惊叹”

“综合起来，这些结果表明我们最初的印象是错误的：实际上，工蚁个体根本不了解情况。这种智能行为发生在蚁群层面，而非个体层面。每只蚂蚁都会遵循简单的线索——比如其他蚂蚁留下的新鲜气味标记——而不需要了解全局，但它们共同创造出了一个智能的、目标导向的结果，”曾任该研究所博士后研究员的丹尼尔·默施博士总结道。

费纳曼说：“我们发现这比我们最初的猜测更令人惊叹。”

人类通过在脑海中想象未来事件来提前思考，而蚂蚁不会这样做。但通过化学信号和共同行动的互动，蚁群可以表现出令人惊讶的智慧——即使没有一只蚂蚁在做计划，它们也能完成看似计划好的任务。因此，这些蚂蚁就像大脑一样，从相对简单的计算单元（即神经元）的活动中，一些高级认知能力奇迹般地诞生。