Comme un cerveau, une colonie de fourmis fonctionne sans contrôle central. Chacun est un ensemble d'individus en interaction, neurones ou fourmis, utilisant de simples interactions chimiques qui, globalement, génèrent leur comportement. Les gens utilisent leur cerveau pour se souvenir. Les colonies de fourmis peuvent-elles faire cela? Cette question mène à une autre question: qu'est-ce que la mémoire? Pour les gens, la mémoire est la capacité de rappeler quelque chose qui s'est passé dans le passé. Nous demandons également aux ordinateurs de reproduire les actions du passé - la fusion de l'idée d'ordinateur en tant que cerveau et cerveau en tant qu'ordinateur nous a amenés à prendre le mot "mémoire" pour signifier quelque chose comme les informations stockées sur un disque dur. Nous savons que notre mémoire repose sur des changements dans la façon dont un ensemble de neurones liés se stimulent les uns les autres. qu'il est renforcé d'une manière ou d'une autre pendant le sommeil; et que la mémoire récente et à long terme impliquent différents circuits de neurones connectés. Mais nous ignorons encore beaucoup de choses sur la manière dont ces événements neuronaux se combinent, que nous utilisions des représentations stockées pour parler de quelque chose qui s’est passé dans le passé ou comment nous pouvons continuer à exécuter une tâche précédemment apprise telle que la lecture ou la lecture. faire du vélo.
Tout être vivant peut présenter la forme de mémoire la plus simple, un changement dû aux événements passés. Regardez un arbre qui a perdu une branche. Il se souvient de la façon dont il se développait autour de la plaie, laissant des traces dans le motif de l'écorce et la forme de l'arbre. Vous pourrez peut-être décrire la dernière fois que vous avez eu la grippe, ou pas. D'une manière ou d'une autre, dans un certain sens, votre corps "s'en souvient", car certaines de vos cellules possèdent à présent différents anticorps, récepteurs moléculaires, qui correspondent à ce virus.
Les événements passés peuvent modifier le comportement des fourmis et des colonies de fourmis. Des fourmis charpentières individuelles ont offert une friandise au sucre dont on se souvient de son emplacement pendant quelques minutes; ils étaient susceptibles de retourner là où la nourriture avait été. Une autre espèce, la fourmi du désert du Sahara, serpente autour du désert aride, à la recherche de nourriture. Il semble qu'une fourmi de cette espèce se souvienne de la distance parcourue ou du nombre de marches effectués depuis la dernière fois qu'elle était au nid.
Une colonie de fourmis rouges se souvient de son réseau de sentiers menant aux mêmes arbres, année après année, bien qu'aucune fourmi ne le fasse. Dans les forêts d'Europe, ils se nourrissent dans les grands arbres pour se nourrir des excrétions de pucerons qui se nourrissent à leur tour. Leurs nids sont d'énormes monticules d'aiguilles de pin situées au même endroit depuis des décennies, occupées par plusieurs générations de colonies. Chaque fourmi a tendance à suivre le même sentier jour après jour vers le même arbre. Pendant le long hiver, les fourmis se blottissent sous la neige. Le myrmécologue finlandais Rainer Rosengren a montré que lorsque les fourmis émergent au printemps, une fourmi plus âgée sort avec un jeune le long de son chemin habituel. La fourmi la plus âgée meurt et la fourmi la plus jeune adopte ce sentier comme sien, amenant ainsi la colonie à se souvenir ou à reproduire les traces de l'année précédente.
Se nourrir dans une colonie de fourmis moissonneuses nécessite une mémoire individuelle de fourmi. Les fourmis recherchent des graines dispersées et n'utilisent pas de signaux de phéromone; si une fourmi trouve une graine, il ne sert à rien d'en recruter d'autres car il est peu probable qu'il y en ait d'autres à proximité. Les butineuses empruntent un sentier pouvant s’étendre jusqu’à 20 mètres du nid. Chaque fourmi quitte le sentier et part à la recherche de nourriture. Il cherche jusqu'à ce qu'il trouve une graine, puis retourne au sentier, en utilisant peut-être l'angle de la lumière du soleil comme guide, pour retourner au nid, en suivant le flot de butineurs sortants. Une fois rentré au nid, un butin laisse tomber ses graines et est poussé à quitter le nid à la vitesse à laquelle il rencontre les autres buteurs revenant avec de la nourriture. Lors de son prochain voyage, il quitte le sentier à peu près au même endroit pour effectuer une nouvelle recherche.
Rencontres de fourmis: réseaux d'interaction et comportement des colonies (amorces dans des systèmes complexes)
Comment les colonies de fourmis obtiennent-elles quelque chose lorsque personne n'est en charge? Une colonie de fourmis fonctionne sans contrôle central ni hiérarchie et aucune fourmi n'en dirige une autre. Au lieu de cela, les fourmis décident quoi faire en fonction du rythme, du rythme et de la structure des rencontres et des interactions individuelles, ce qui crée un réseau dynamique qui coordonne les fonctions de la colonie. Ant Encounters fournit un aperçu révélateur et accessible du comportement des fourmis depuis cette perspective de systèmes complexes.
AcheterChaque matin, la zone d'alimentation de la colonie change de forme, à la manière d'une amibe qui s'agrandit et se contracte. Aucune fourmi individuelle ne se souvient de la place actuelle de la colonie dans ce modèle. Lors du premier voyage de chaque chasseur, il a tendance à aller au-delà du reste des autres fourmis voyageant dans la même direction. Le résultat est en effet une vague qui va plus loin au fur et à mesure que la journée avance. La vague recule peu à peu, car les fourmis qui se rendent dans des sites proches du nid semblent être les dernières à abandonner.
De jour en jour, le comportement de la colonie change et ce qui se passe un jour affecte le lendemain. J'ai mené une série d'expériences de perturbation. J'ai mis des cure-dents que les ouvriers ont dû déménager ou j'ai bloqué les sentiers pour que les butineuses travaillent plus fort ou créer une gêne que les patrouilleurs ont essayé de repousser. Chaque expérience n’affectait directement qu’un groupe de travailleurs, mais l’activité d’autres groupes de travailleurs changeait, car les travailleurs d’une tâche décidaient d’être actifs en fonction de leur fréquence de brèves rencontres avec des travailleurs d’autres tâches. Après seulement quelques jours de répétition de l'expérience, les colonies ont continué à se comporter comme elles avaient été perturbées, même après la fin des perturbations. Les fourmis ayant changé de tâche et de position dans le nid, les schémas de rencontre ont mis un certain temps à revenir à l'état non perturbé. Aucune fourmi en particulier ne se souvenait de quoi que ce soit, mais dans un certain sens, la colonie s'en souvenait.
Les colonies vivent 20 à 30 ans, soit la vie de la reine célibataire qui produit toutes les fourmis, mais chaque fourmi vit au plus une année. En réponse aux perturbations, le comportement des colonies les plus anciennes et les plus grandes est plus stable que celui des colonies les plus jeunes. Il est également plus homéostatique: plus l'ampleur de la perturbation est importante, plus les colonies anciennes étaient susceptibles de se concentrer sur la recherche de nourriture plutôt que sur la réponse aux tracas que j'avais créés; tandis que, plus la situation se détériorait, plus les colonies les plus jeunes réagissaient. En bref, les colonies les plus anciennes et les plus grandes grandissent pour agir avec plus de sagesse que les plus petites, même si la colonie la plus ancienne n’a pas de fourmis plus âgées et plus sages.
Les fourmis utilisent la vitesse à laquelle elles se rencontrent et sentent les autres fourmis, ou les produits chimiques déposés par d'autres fourmis, pour décider quoi faire ensuite. Un neurone utilise la vitesse à laquelle il est stimulé par d'autres neurones pour décider de déclencher ou non. Dans les deux cas, la mémoire résulte de changements dans la manière dont les fourmis ou les neurones se connectent et se stimulent. Il est probable que le comportement des colonies évolue car la taille des colonies modifie les taux d’interaction entre les fourmis. Dans une colonie plus âgée et plus grande, chaque fourmi a plus de fourmis à rencontrer que dans une colonie plus jeune et plus petite, et le résultat est une dynamique plus stable. Peut-être les colonies se souviennent-elles d'une perturbation passée parce qu'elle a déplacé l'emplacement des fourmis, ce qui a entraîné de nouveaux modes d'interaction, ce qui pourrait même renforcer le nouveau comportement du jour au lendemain, alors que la colonie est inactive, tout comme nos propres souvenirs se consolident pendant le sommeil. Les changements dans le comportement des colonies dus aux événements passés ne sont pas la simple somme de souvenirs de fourmis, tout comme les changements dans ce que nous nous rappelons et ce que nous disons ou faisons, ne sont pas un simple ensemble de transformations, neurone par neurone. Au lieu de cela, vos souvenirs ressemblent à ceux d'une colonie de fourmis: aucun neurone en particulier ne se souvient de quoi que ce soit bien que votre cerveau s'en souvienne. 
Cet article a été publié à l'origine à Aeon et a été republié sous Creative Commons.
Deborah M. Gordon est professeure de biologie à l'Université Stanford en Californie. Elle a écrit sur ses recherches pour des publications telles que Scientific American et Wired . Son dernier livre s'intitule Ant Encounters: Interaction Networks et Colony Behavior (2010).
