Deborah Gordon graver myrer op

Jeg studerer myrer fordi jeg godt kan lide at tænke på hvordan organisationer fungerer. Og specielt, hvordan de simple dele af en organisation interagerer for at skabe hele organisationens adfærd. Så, myrekolonier er gode eksempler på en sådan organisation, og der er mange andre. Internettet er en anden. Der er mange af den slags biologiske systemer -- hjerner, celler, udviklende fostre.

Der er omkring 10.000 myrearter. De lever alle i kolonier der består af en eller få dronninger, og så er alle de myrer man ser der går omkring sterile, hunmyrer. Og alle myrekolonierne har det tilfælles, at der ikke er nogen central kontrol. Ingen fortæller nogen hvad de skal gøre. Dronningen lægger bare æg. Der er ikke nogen ledelse. Ingen myrer dirigerer en anden myres adfærd. Og jeg prøver på at finde ud af hvordan det fungerer. Og jeg har arbejdet de sidste 20 år på en population af frøædende myrer i det sydøstlige Arizona.

Her er mit undersøgelsessted. Det er i virkeligheden et billede af myrer, og kaninen var der bare tilfældigvis. Og disse myrer er kaldet høstemyrer, fordi de æder frø. Dette er den færdigudviklede kolonis bo, og der er boets indgang. Og de fouragerer op til 20 meter fra deres bo, samler frøene og tager dem med tilbage til boet og gemmer dem. Og hvert år tager jeg derhen og laver et kort over mit undersøgelsessted. Dette er bare en vej. Og den er ikke særlig stor: det er cirka 250 meter på den ene side, og 400 på den anden. Og hver koloni har et navn, som er et nummer, som er malet på en sten. Og jeg tager derhen hvert år, og jeg kigger efter alle kolonierne der var i live året forinden, og regner ud hvilke der er døde, og sætter alle de nye på kortet. Og ved at gøre dette ved jeg hvor gamle de allesammen er. Og på grund af det, har jeg været i stand til at studere hvordan deres adfærd ændrer sig i takt med at kolonien bliver ældre og større.

Så jeg vil fortælle jer om en kolonis livscyklus. Myrer laver aldrig flere myrer; kolonier laver flere kolonier. Og det gør de hvert år ved at sende forplantningsdygtige myrer ud -- det er dem med vinger -- på en paringsflugt. Så hvert år, på den samme dag -- og det er et mysterie hvordan det sker præcist -- hver koloni sender sin jomfru ud, ubefrugtede dronninger med vinger, og hannerne, og de flyver alle de samme sted hen. Og de formerer sig. Og dette viser en nylig jomfru dronning. Her er hendes vinger. Og hun er i gang med at pare sig med denne han, og der er endnu en han ovenpå der venter på sin tur. Dronninger parrer sig ofte mere end en gang. Og derefter dør alle hannerne. Det var det for dem.

(Latter)

Og så flyver de nylig parrede dronning et sted hen, smider vingerne, graver et hul og kravler ned i det hul og begynder at lægge æg. Og så lever de i 15 eller 20 år, og fortsætter med at lægge æg og bruger sæd fra den originale parring. Så dronningen kravler derned. Hun lægger æg, hun fodrer larverne -- så en myre starter som et æg, så er det en larve. Hun fodrer larven ved at gylpe hendes fedtreserver op. Så, så snart at myren -- den første gruppe af myrer -- opstår, er de larver. Så er de pupper. Så kommer de ud som voksne myrer. De kommer ud, de finder mad, de graver boet, og dronningen kommer aldrig ud igen.

Så dette er en koloni der er et år gammel -- dette er nummer 536. Der er boets indgang, og der er en blyant for at se målestoksforholdet. Så dette er kolonien der blev grundlagt af dronningen sidste sommer. Dette er en treårig koloni. Der er boets indgang, og der er en blyant for at se målestoksforholdet. De laver en mødding, en stak skrald -- det består for det meste af skallerne af de frø de spiser. Dette er en femårig koloni. Der er boets indgang, og der er en blyant for at se målestoksforholdet. Denne er omkring så store som de bliver, cirka en meter på tværs. Og dette er hvordan koloniens størrelse og antal arbejdere ændres -- så dette er cirka 10.000 arbejdermyrer -- det ændres som funktion af koloniens alder, målt i år. Så det begynder med nul myrer, kun dronningen der grundlagde det, og den vokser cirka til en størrelse af mellem 10 og 12 tusinde myrer, når kolonien er fem år. Og den bliver ved med at have den størrelse indtil dronningen dør og der ikke er nogen til at lave flere myrer, når hun er omkring 15 eller 20 år gammel. Og det er når de når denne stabile størrelse, i antallet af myrer, at de begynder at reproducere. Det vil sige, at de sender flere bevingede dronninger og hanner på den årlige parrings flugt. Og jeg ved hvordan koloniens størrelse vokser som funktion af dens alder, fordi jeg har gravet kolonier som jeg kendte alderen på op, og talt alle myrerne. (Latter) Så det er ikke det sjoveste ved dette forskning, selvom det er interessant.

(Latter)

Det spørgsmål jeg virkelig tænker på med disse myrer, er det jeg kalder opgavefordeling. Det betyder at det ikke kun handler om hvordan kolonien er organiseret, men hvordan ændrer den det den gør? Hvordan er det kolonien formår at justere antallet af arbejdere der udfører en given opgave, i takt med at vilkårene ændres? Så, der sker ting med en myrekoloni. Når det regner om sommeren, er der oversvømmelser i ørkenen. Der er store skader på boet, og der er brug for ekstra myrer til at rydde op i rodet. Når der er ekstra føde tilgængeligt -- og det er hvad alle ved om skovture -- så bliver der allokeret ekstra myrer til at samle føden. Så, uden at der er nogen der fortæller dem hvad de skal gøre, hvordan er det at kolonien formår at justere antallet af arbejdere til at udføre alle opgaver? Og det er den process jeg kalder arbejdsfordeling.

Og hos arbejdermyrer deler jeg opgaverne af de myrer jeg ser uden for boet i disse fire kategorier: hvor en myre fouragerer, når den er på fourageringssporet, når den leder efter føde, eller bringer føde med tilbage. Der er dem der patruljerer -- det skal forestille en lup -- er en interessant gruppe der kommer tidligt ud om morgenen før fødesamlerne er aktive. De vælger på en måde den retning som fødesamlerne går, og ved at komme tilbage -- bare ved at komme tilbage -- fortæller de fødesamlerne at det er sikkert at gå derud. Så arbejder vedligeholdelsesarbejderne inden i boet, og jeg ville sige at boet ligner Bill Lishmans hus meget. Det vil sige, at der er rum derinde, de forer væggen i rummene med fugtig jord og det tørrer til en form for tørret murstensagtig overflade. Det er også meget lig nogle af de hule beboelser som nogle af Hopi folket i det område bor i. Og boets vedligeholdelsesarbejdere gør det inde i boet, og så kommer de ud af boet, bærende på stykker tørret jord mellem kæberne. Så man ser vedligeholdelsesarbejderne komme ud med en smule sand, lægger det ned, vender rundt, og går tilbage. Og til sidst, putter møddingsarbejderne en form for territorial kemikalie i affaldet. Så det man kan se møddingsarbejderne gøre er, at de laver en stak med affald. Den ene vil det alt sammen være her, og den anden dag flytter de det herover, og så flytter de det tilbage. Så det er det møddingsarbejderne gør. Og disse fire grupper er bare myrer uden for boet. Så det er kun cirka 25 procent af kolonien og det er de ældste myrer.

Så, en myre starter et eller andet sted i nærheden af dronningen. Og når vi graver boerne op, ser vi at de ligger omtrent lige så dybt som kolonierne er brede, så de store, gamle boer er cirka en meter dybe. Og så er der endnu en lang tunnel og et rum, hvor vi ofte finder dronningen, efter vi har hakket løs på klipper i otte timer med hakker. Jeg tror ikke at det rum er udviklet på grund af mig og min hakke og mit hold af studerende med hakker, men i stedet på grund af oversvømmelser, så skal kolonien af og til kravle dybt ned. Så der er dette store netværk af rum. Dronningen er derinde et sted; hun lægger bare æg. Der er larverne og de æder det meste af maden. Og dette er sandt om de fleste myrer -- at de myrer man ser der går rundt spiser ikke særlig meget. De tager det med tilbage og giver det til larverne. Når fødesamlerne komme tilbage med maden, smider de det bare i det øverste rum, og de andre myrer kommer op nedefra, tager maden, tager det med tilbage, tager skallen af frøene, og stakker dem. Der er vedligeholdelsesarbejdere der arbejder i hele boet. Og mærkeligt nok, og interessant nok, ligner det at der på ethvert givent tidspunkt omkring halvdelen af myrerne i kolonien der ikke laver noget. Så, på trods af hvad der står i biblen, om, I ved, "Kig på myren, du dovenkrop," faktisk, kunne man se på myrer som reserver. Det vil sige, hvis der skete noget -- og jeg har aldrig set noget i den retning ske, men jeg har kun kigget i 20 år -- hvis noget skete, kunne de alle komme ud hvis der var brug for det. Men faktisk, hænger de for det meste bare rundt derinde.

Og jeg synes det er et meget interessant spørgsmål -- hvad er det ved måden kolonien er organiseret på, der giver en funktion til en reserve af myrer der ikke laver noget? Og de står nærmest som en buffer mellem myrerne der arbejder dybt nede i boet, og myrerne der arbejder udenfor. Og hvis man mærker myrerne der arbejder udenfor, og graver en koloni op, ser man dem aldrig langt nede. Så det der sker er, at myrerne arbejder inde i boet når de er yngre. De kommer på en eller anden måde ind i denne reserve. Og så bliver de med tiden rekrutteret til at være med i denne arbejdsstyrke udenfor. Og når de først hører til myrerne der arbejder udenfor, går de aldrig ned i boet igen. Nu er myrer -- de fleste myrer, inklusive disse, ser ikke særlig godt. De har øjne, de kan se forskel på lys og mørke, men de arbejder for det meste via lugtesansen. Så bare for at forstærke det man måske havde troet om myredronninger ikke er sandt -- I ved, selv hvis dronningen havde intelligensen til at sende kemiske beskeder gennem hele dette netværk af rum til at fortælle myrerne udenfor hvad de skal gøre, så er der ikke nogen måde hvorpå sådan en besked kunne nå ud i tide til at sørge for det skift i allokeringen af myrer, som vi faktisk ser uden for boet. Så det er en måde som vi ved dronningen ikke bruger til at dirigere koloniens adfærd med.

Så da jeg først besluttede mig for at arbejde med arbejdsfordeling var mit første spørgsmål, "Hvad er forholdet mellem myrerne der udfører forskellige opgaver? Gør det nogen forskel for fødesamlerne hvad vedligeholdelsesarbejderne laver? Gør det nogen forskel for møddingsarbejderne hvad patruljearbejderne gør?" Og jeg arbejdede ud fra det syn på myrer kolonier, hvor hver enkelt myre på en eller anden måde fik tildelt en bestemt opgave fra fødslen og på sin vis optrådte uafhængigt af de andre, kendte sin plads ved samlebåndet. Og i stedet ville jeg spørge, "Hvordan er de forskellige arbejdsgrupper interdependente?"

Så jeg lavede nogle eksperimenter hvor jeg ændrede en ting. Så for eksempel, skabte jeg mere arbejde for vedligeholdelsesarbejderne ved at lægge en stak tandstikker i nærheden af boets indgang, tidligt om morgenen når vedligeholdelsesarbejderne begynder at være aktive. Sådan ser det ud cirka 20 minutter senere. Det her er cirka 40 minutter senere. Og vedligeholdelsesarbejderne tager bare alle tandstikkerne til den ydre del af boets indgang og lægger dem der. Og det jeg ville vide var, "OK, her er en situation hvor ekstra vedligeholdelsesarbejdere blev rekrutteret -- kommer det til at have nogen effekt på de andre opgaver arbejderne udfører?" Så gentager vi alle de eksperimenter når myrerne er mærkede. Så her er nogle blå vedligeholdelsesarbejdere. Og på det seneste er vi blevet mere sofistikerede og har dette tre farvede system. Og vi kan markere dem individuelt, så vi ved hvilken myre der er hvilken. Vi begyndte at bruge model fly maling og så fandt vi disse små, vidunderlige japanske markører, og de virker rigtig godt. Så bare for at opsummere resultatet, jamen det viser sig at ja, de forskellige arbejdsopgaver er gensidigt afhængige. Så, hvis jeg ændrer på antallet der udfører en opgave, ændrer det på antallet der udfører en anden. Så for hvis jeg for eksempel roder, så vedligeholdelsesarbejderne skal rydde op, så ser jeg færre myrer der fouragerer. Og dette var sandt for alle de parvise kombinationer af opgaver.

Og det andet resultat, der overraskede mange mennesker, var at myrer faktisk bytter opgaver. Den samme myre udfører ikke de samme opgaver igen og igen hele livet. Så hvis jeg for eksempel lægger noget ekstra mad ud, alle andre -- møddingsarbejderne holder op med at arbejde på møddingen og begynder at hente mad, de begynder at fouragere. Vedligeholdelsesarbejderne begynder at fouragere. Dem der går på patrulje begynder at fouragere. Men ikke alle skift kan lade sig gøre. Og dette viser hvordan det fungerer. Ligesom jeg lige sagde, hvis der er føde der skal indsamles, vil myrerne der patruljerer, møddingsarbejderne, vedligeholdelsesarbejderne alle sammen skifte til at fouragere. Hvis der skal patruljeres mere -- så jeg skabte en forstyrrelse, så der var brug for ekstra patruljer -- vedligeholdelsesarbejderne vil skifte til at patruljere. Men hvis der er brug for mere vedligeholdelsesarbejde -- hvis jeg for eksempel lægger en stak tandstikker -- så vil ingen nogensinde skifte tilbage til at lave vedligeholdelsesarbejde, de skal få vedligeholdelsesarbejdere inde fra boet. Så det at fouragere fungerer som et afløb, og myrerne inde i boet fungerer som en kilde. Og til slut, det ser ud til at hver myre beslutter fra øjeblik til øjeblik om de vil være aktive eller ikke.

Så når der for eksempel er brug for ekstra vedligeholdelsesarbejdere, er det ikke fødesamlerne der skifter. Jeg ved at de ikke gør det. Men fødesamlerne beslutter på en eller anden måde at de ikke kommer ud. Og her er det mest interessante resultat: arbejdsfordelingen. Denne process ændrer sig med koloniens alder, og det ændrer sig på denne måde. Når jeg laver disse eksperimenter med ældre kolonier -- så dem der er fem år eller mere -- de er meget mere konsistente fra et tidspunkt til et andet og meget mere homøostatiske. Jo værre tingene bliver, jo mere jeg plager dem, jo mere opfører de sig som uforstyrrede kolonier. Hvorimod de unge, små kolonier -- de toårige kolonier med kun 2.000 myrer -- er meget mere variable. Og det forbløffende ved det er, at en myre kun lever et år. Det kunne være det ene år, eller det andet år. Så, myrerne i den ældre koloni der ser ud til at være mere stabil er ikke ældre end myrerne i den yngre koloni. Det er ikke på grund af deres erfaring fra ældre, klogere myrer. I stedet handler det om at organisationen må ændre sig som kolonien bliver ældre. Og den åbenlyse ting der ændrer sig, er størrelsen.

Siden jeg har haft dette resultat, har jeg brugt meget tid på at regne ud hvilken slags regler -- meget simple, lokale, sikkert olfaktoriske, kemiske regler kunne en myre bruge, siden ingen myre kan vurdere den globale situation -- der ville have det udfald som jeg ser, disse forudsigelige dynamikker, hvor hvem gør hvad. Og det ville ændrer sig i takt med at kolonien blev større. Og det jeg har fundet ud af er, at myrer bruger et netværk med antenne kontakt. Så enhver der kigger på myrer, har set dem røre hinanden med antennerne. De lugter med deres antenner. Når en myre rører ved en anden, lugter den til den, og den kan mærke, for eksempel, om den anden myre er en kammerat fra boet, fordi myrer dækker sig selv og hinanden til, ved at soignere hinanden, med et lag fedt, som bærer en koloni specifik lugt. Og det vi lærer er, at en myre bruger et mønster af antenne kontakt, med den hastighed den møder myrer med andre opgaver, til at beslutte sig for det den skal gøre. Så beskeden er, er ikke en tilfældig besked som de sender fra en myre til en anden, men mønsteret. Mønsteret er beskeden. Og det fortæller jeg lidt mere om.

Men først undrer I jer måske: hvordan er det en myre kan fortælle, for eksempel, jeg fouragerer. Jeg forventer at møde en anden der fouragerer så og så ofte. Men hvis jeg i stedet begynder at møde et stort antal vedligeholdelsesarbejdere, er det mindre sandsynligt at jeg fouragerer. Så den skal kunne kende forskellen mellem en der fouragerer og en vedligeholdelsesarbejder. Og vi har lært at, i denne art -- og jeg tror også i andre -- denne kulbrinte, dette lag fedt uden på myrerne, er anderledes når myrerne udfører andre opgaver. Og vi har foretaget eksperimenter der viser at det er fordi jo længere en myre bliver udenfor, jo mere forandres disse simple kulbrinter på dens overflade, så de kommer til at lugte forskellige ved at udføre forskellige opgaver. Og de kan bruge den opgave specifikke lugt i cuticulare kulbrinter -- de kan bruge det i deres korte antenne kontakt til på en eller anden måde at holde styr på den hyppighed de møder andre myrer med bestemte opgaver med. Og vi har for nylig demonstreret dette ved at putte kulbrinte ekstrakter på små glas perler, og kaste perlerne forsigtigt ned ved boets indgang med den rigtige hyppighed. Og det viser sig at myrer svarer på den rigtige kontakt hyppighed med en glas perle med kulbrinte ekstrakt på, ligesom de ville kontakte rigtige myrer.

Så jeg vil vise jeg en lille stump film -- og det vil begynde med, for det første, at vise jer boets indgang. Så ideen er at myrerne kommer ind og ud af boets indgang. De er taget afsted for at lave forskellige opgaver, og hyppigheden hvormed de møder hinanden i takt med at de kommer ind og ud af boets indgang bestemmer, eller påvirker, hver myrer beslutning om de skal gå ind eller ud, og hvilken opgave de skal udføre. Dette er taget gennem et fiberoptisk mikroskop. Det er nede i boet. I begyndelsen ser man myrerne der på en måde angriber det fiberoptiske mikroskop. Men ideen er at myrerne er derinde, og hver myre oplever et bestemt flow af myrer der kommer forbi sig -- en strøm af kontakt med andre myrer. Og mønsteret af disse interaktioner bestemmer om myren kommer med ud, og hvad den gør når den kommer ud. Man kan også se dette i myrerne lige udenfor boets indgang ligesom her. Hver myre kontakter så, når den kommer tilbage, andre myrer. Og myrerne der venter indenfor boets indgang der beslutter om de skal ud på deres næste tur, kontakter myrerne der kommer ind.

Så, det der er interessant ved dette system er, at det er rodet. Det er variabelt. Det er larmende. Og på to måder især. Det første er myrens oplevelse -- hver myre -- kan ikke være særlig forudsigelig. Fordi hyppigheden som myrerne kommer tilbage med, afhænger af alle de små ting som sker med en myre når den går ud og udfører sin opgave. Og den anden ting er at en myre evne til at vurdere dette mønster må være ret primitiv, fordi ingen myre kan udføre nogen avanceret optælling. Så, vi udfører en masse simulationer og modeller, og også eksperimentelt arbejde, for at prøve at regne ud hvordan disse to former for støj kombinerer sig til, i sidste ende, at producere myre koloniernes forudsigelige adfærd.

Igen, jeg vil ikke sige at denne form for vilkårlige interaktions mønstre producerer en fabrik der virker med præcision og en effektivitet der kører på skinner. Faktisk, hvis man overhovedet kigger på myrer, ender man med at prøve at hjælpe dem, fordi de aldrig ser ud til at gøre noget præcis på en måde man synes de burde gøre det. Så det er ikke rigtig tilfældet, at der ud af disse tilfældige kontakter opstår perfektion. Men det virker ret godt. Myrer har været der i adskillige hundrede millioner år. De dækker jorden, bortset fra Antarktisk. De gør øjensynligt noget der er succesfuldt nok siden dette mønster af tilfældige kontakter, sammenlagt, producerer noget der tillader myrerne at skabe mange flere myrer. Og en af de ting som vi studerer er hvordan den naturlige selektion måske træder i kraft nu, for at skabe denne brug af interaktive mønstre -- dette netværk af interaktive mønstre -- til måske at forøge fouragerings effektiviteten af myre kolonier.

Så en ting, dog, som jeg vil have jer til at huske om dette er at disse interaktions mønstre er noget som man ville forvente t være tæt forbundet med koloniens størrelse. Den simpleste ide er at når en myre er i en lille koloni -- og en myre i en stor koloni kan bruge den samme regel, ligesom "Jeg forventer at møde en anden fouragerer hvert tredje sekund." Men i en lille koloni, er det sandsynligt at den møder færre der fouragerer, simpelthen fordi der er færre andre der fouragerer den kan møde. Så dette er den slags regel der, i takt med at en koloni udvikler sig og bliver ældre og større, vil producere forskellig adfærd i en gammel koloni, og en lille ny.

Tak.

(Bifald)