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所罗门王的一些著名智慧可能是从一个意想不到的来源——蚂蚁那里获得的。
根据一个 犹太传说, 所罗门与一只聪明的蚁后交谈,面对他的骄傲,给以色列国王留下了深刻的印象。在圣经书中 箴言(6:6-8), 所罗门与他的儿子分享了这个建议:“你这个懒惰的人,看看蚂蚁,考虑一下她的做法,然后变得聪明起来。它没有向导、监督者或统治者,在夏天提供食物,在收割时收集食物。”
虽然我不能声称与所罗门王有任何家族关系,尽管我和他同名,但我一直很钦佩蚂蚁的智慧,并且花了 20 多年的时间 研究它们的生态、进化和行为. 。虽然蚂蚁可以为人类提供教训的想法确实已经存在了一段时间,但科学家们可能会从对蚂蚁生物学的了解中获得新的智慧。
蚂蚁农业的教训
作为一名研究人员,我特别感兴趣的是 生长真菌的蚂蚁, ,由 248 个物种组成,以真菌作为主要食物来源。其中包括 79 种 切叶蚁, 它们用刚割下的叶子来种植真菌花园,并将其带入巨大的地下巢穴中。作为科学努力的一部分,我从德克萨斯州到阿根廷挖掘了数百个切叶蚁巢穴,以了解这些蚂蚁如何与真菌作物共同进化。
就像人类农民一样,每种真菌种植蚂蚁对其种植的农作物类型都非常挑剔。大多数品种都源自真菌蚂蚁的祖先开始种植的一种真菌 约5500万至6500万年前. 。其中一些真菌被驯化,现在如果没有昆虫农民就无法自行生存,就像玉米等一些人类作物一样。
蚂蚁农民面临着许多与人类农民相同的挑战,包括害虫的威胁。有一种寄生虫叫 壳藻属 会破坏蚂蚁花园,导致蚂蚁挨饿。同样,在人类农业中,害虫的爆发也导致了类似的灾难。 爱尔兰马铃薯饥荒, ,1970年 玉米枯萎病 和 当前对香蕉的威胁.
20世纪50年代以来,人类农业已经工业化并依赖于 单一栽培, ,或在一个地方种植大量相同品种的作物。然而,单一栽培使农作物更容易受到害虫的侵害,因为与更加多样化的植物相比,摧毁整片基因相同的植物更容易。
工业化农业将化学农药作为部分解决方案,将农业害虫防治变成了一种 价值数十亿美元的产业. 。这种方法的问题是害虫可以 开发新方法来避开农药 比研究人员开发更有效的化学品的速度更快。这是一场军备竞赛——害虫占据了上风。
蚂蚁也 单一栽培作物 并且在类似的规模上——毕竟,切叶蚁巢可以成为 500万只蚂蚁, ,所有这些都以地下花园中的真菌为食。他们也使用杀虫剂来控制 壳藻属 和其他害虫。
然而,他们使用农药的方法在一个重要方面与人类不同。蚂蚁杀虫剂是 由细菌产生 它们允许在巢中生长,有时甚至在身体上生长。将细菌保持为活培养物可以使微生物 实时适应 害虫的进化变化。在害虫和农民之间的军备竞赛中,农耕蚂蚁发现活细菌可以充当制药工厂,可以跟上不断变化的害虫。
鉴于农业害虫管理的最新发展集中在 基因工程 农作物 为了生产自己的农药,5500万年蚂蚁农业的教训是 利用活微生物 使 有用的产品. 。研究人员目前正在尝试 将活细菌应用于农作物 以确定它们是否能有效生产可与害虫一起实时进化的农药。
改善交通
蚂蚁还可以提供交通领域的实践课程。
众所周知,蚂蚁擅长快速定位食物,无论是森林地面上的死昆虫还是厨房里的一些面包屑。他们通过留下一个 信息素的踪迹 – 蚂蚁使用具有独特气味的化学物质来引导巢穴同伴进食。到达目的地的最短路线将积累最多的信息素,因为在给定的时间内会有更多的蚂蚁沿着这条路线来回移动。
在 20 世纪 90 年代,计算机科学家开发了一种 算法类别 模仿蚂蚁的行为,在寻找两个或多个位置之间的最短路径方面非常有效。与真实的蚂蚁一样,到达目的地的最短路线将积累最多的虚拟信息素,因为在给定的时间内会有更多的虚拟蚂蚁沿着这条路线行驶。工程师们使用了这种简单但有效的方法 设计电信网络 和 地图送货路线.
蚂蚁不仅善于找到从巢穴到食物来源的最短路线,而且成千上万只蚂蚁能够沿着这些路线行走而不会造成交通堵塞。我最近开始与物理学家合作 奥斯卡·安德烈·埃雷拉-桑乔 研究切叶蚁如何沿着觅食路径保持稳定的流动,而不会像拥挤的人类人行道和高速公路那样减速。
我们是 使用摄像头进行跟踪 每只蚂蚁如何应对放置在其身上的人为障碍 觅食小径. 。我们希望,通过更好地理解蚂蚁用来应对障碍物和其他蚂蚁运动的规则,我们可以开发出算法,最终帮助编程永远不会陷入交通堵塞的自动驾驶汽车。
看看蚂蚁
公平地说,蚂蚁在很多方面都远非完美的榜样。毕竟,有些蚂蚁物种以 乱杀, ,以及其他人的 奴役婴儿.
但事实是,蚂蚁 提醒我们自己 – 或者我们可能喜欢想象自己的方式 – 在很多方面。他们生活在复杂的社会中 分工. 。他们 合作抚养孩子. 。他们完成了 非凡的工程壮举 – 就像可以容纳数百万人的带有空气漏斗的建筑结构 – 所有这些都没有蓝图或领导者。我有没有提到他们的社会是 完全由女性经营?
关于蚂蚁还有很多东西需要了解。例如,研究人员仍然没有完全理解 蚂蚁幼虫是如何发育的 要么是蚁后——有翅膀的雌性,可以活20年,产下数百万颗卵——要么是工蚁——没有翅膀、通常不育的雌性,寿命不到一年,承担蚁群中的所有其他工作。更重要的是,科学家们还在不断发现新物种—— 167种新蚂蚁 仅 2021 年就有记载,总数超过 15,980 起。
通过思考蚂蚁和它们许多有趣的方式,我们可以获得很多智慧。