Что произошло
Ученые сконструировали крошечного робота, который научил муравьев находить дорогу домой. Все для того, чтобы понять, как они обучают друг друга.
Досье
Муравьи одни из самых умных насекомых — они способны обучаться, феноменально ориентируются на местности и могут культивировать живые организмы для своих нужд.
Контекст
Муравьи двигают прогресс — например, ученые научили их «вынюхивать» рак. А еще эти насекомые вдохновили математиков на создание «муравьиного» алгоритма.
Тенденция
От исследователей «достается» не только муравьям. Ученые красят коров, подкрадываются к лягушкам и летают над пингвинами.
Что произошло
Ученые из Бристольского университета сконструировали крошечного робота для обучения муравьев, результатами своего эксперимента они поделились в статье в Journal of Experimental Biology.
- В природе муравьи обучают друг друга прокладывать удобные маршруты с помощью бега в тандеме — опытное насекомое показывает дорогу своему подопечному. Как правило, после этого муравей-ученик в состоянии найти дорогу домой самостоятельно, а затем провести по новому пути сородичей.
- Для эксперимента исследователи построили искусственную площадку с двумя гнездами: одно из них было старое и неудобное, второе — новое и более комфортное.
- От старого гнезда к новому было два варианта пути — прямой и извилистый. В качестве проводника переселенцам ученые предложили маленького робота, который пах как муравей, — эти насекомые следуют за сородичами по запаховому следу.
- Когда муравей покидал старое гнездо, он вскоре натыкался на робота, который провожал его к новому гнезду по одной из траекторий.
- Оказалось, что после этого «ученик» возвращался в старое гнездо именно тем маршрутом, который ему указал робот, — то есть устройство передавало информацию так же эффективно, как и живой муравей. Кроме того, обученные муравьи гораздо быстрее и успешнее находили дорогу домой, чем те, которые вынуждены были прокладывать путь самостоятельно.
Как поясняет Naked Science, все это понадобилось, чтобы понять, как животные обучают друг друга и что им для этого нужно.
Досье
У муравьев самый большой мозг среди всех насекомых, ученые ценят их за интеллект и другие достоинства. Вот некоторые из них.
- Например, у этих насекомых талант к навигации: муравьи безошибочно находят дорогу домой — даже если сориентироваться необходимо в огромных пространствах, например в пустыне Сахара.
- Муравьи способны образовывать из своих тел «живые мосты» для пересечения водных или растительных преград.
- Также они научились культивировать живые организмы, например тлей, для удовлетворения своих нужд. А еще они могут брать в плен представителей других видов муравьев, заставляя их работать на благо своей колонии.
- Муравьи способны передавать информацию — показывать сородичам дорогу к источнику пищи и обучать потомство тому, как получить капельку сока от тлей.
- Кроме того, ученые полагают, что муравьи способны переносить предметы в тысячи раз тяжелее их самих и развивать скорость до 7,62 сантиметра в секунду (это как если бы человек смог бежать со скоростью 55 километров в час).
Контекст
Уникальные способности муравьев вдохновляют ученых и двигают прогресс.
- Американские инженеры, наблюдая за этими насекомыми, спроектировали робота, который должен спасать людей из-под завалов. Пока они разработали компьютерный алгоритм, имитирующий поведение насекомых в тоннелях муравейника.
- Способность муравьев к навигации вдохновила математиков на создание одного из самых эффективных алгоритмов быстрого решения задачи. Он официально называется «муравьиным», по-английски — ant colony optimization, сокращенно ACO.
- А в 2022 году французские ученые заключили, что муравьи обладают острым обонянием, а учатся быстрее собак. Поэтому исследователи научили насекомых «вынюхивать» рак. Дело в том, что пораженные клетки по запаху отличаются от здоровых, — и насекомые способны это уловить. По мнению ученых, в дальнейшем их можно будет использовать в лабораториях для диагностики онкологических заболеваний.
Исследователи продолжают изучать муравьев и открывать у них все новые таланты. Для этого они проводят эксперименты, иногда — довольно неожиданные.
- Например, мирмеколог из Ульмского университета Маттиас Виттлингер ранее доказал, что муравьи, когда ориентируются на местности, отмеряют расстояния шагами. Для этого ему пришлось прикрепить к их ногам крошечные ходули, сделанные из щетинок свиней, — выяснилось, что из-за этого муравьи сбиваются со счета и «прошагивают» больше, чем необходимо.
- Также Виттлингер изучал, насколько для навигации муравьям необходимо зрение, — для этого он надевал им на глаза крошечные повязки. В результате он смог доказать, что насекомые ориентируются не только по шагам, но и «на глаз».
- А в 2019 году ученые из Польши выяснили, что муравьи способны выжить в жестких условиях без пищи и света. Для этого наблюдали за насекомыми, обитающими в заброшенном ядерном бункере времен холодной войны. Насекомые смогли организоваться, питались сородичами и выживали так в течение многих лет. А выбравшись наружу, смогли реабилитироваться в родной колонии и быстро вернуться к привычной жизни.
Тенденция
От исследователей «достается» не только муравьям. С другими животными ученые проводят множество экспериментов, которые многим могут показаться странными.
- Японские ученые покрасили коров. Этот эксперимент провели, чтобы разобраться, в чем эволюционное преимущество окраса зебр. Оказалось, что на полосатых животных мухи садились в 2 раза реже, чем на тех, у кого другой окрас.
- Другие японские ученые на протяжении 3 месяцев подкрадывались к лягушкам с острова Амамиосима в резиновых сапогах — чтобы оценить устойчивость их защитных реакций. Ученые записывали расстояние, на которое удалось подойти, прежде чем животное отпрыгивало. Выяснилось, что после того, как на остров завезли мангустов, земноводные стали пугливее.
- Ученые из Шотландии приклеили листья к веткам, чтобы оценить интеллект каледонских воронов. Эти птицы способны делать орудия труда: из веток они изготавливают крючки, которыми достают личинок из-под коры. Причем для создания крючков они выбирают ветки строго определенного вида кустарника — и запутать умных птиц не могут даже «неправильные» листья, которые переклеили ученые. На что именно ориентируются вороны, исследователям еще предстоит узнать.
- Биологи из международной группы включали комарам, помещенным в емкости с хомяками, дабстеп — все ради того, чтобы выяснить, как музыка влияет на половое и пищевое поведение насекомых, чувствительных к вибрациям. В ходе эксперимента комары, которым включили песню Scary Monsters and Nice Sprites, кусали хомяков реже, чем их собратья, которым предлагался «обед» в тишине. А спариваться под современную музыку комары вообще отказались.
- А еще ученые в 2000 году 17 раз пролетели над стаей пингвинов на вертолете, чтобы опровергнуть миф о том, что птицы засматриваются на машины в небе, задирают голову и опрокидываются на спину, после чего не могут подняться. Выяснилось, что пингвины игнорируют вертолет.