螞蟻不懼空間站零重力：仍能團隊協作探索環境

新浪科技訊 北京時間4月2日消息，據英國廣播公司（BBC）報導，生物學家表示被送上國際空間站的螞蟻仍能進行團隊協作，探索一個新區域，盡管它們仍會從容器壁上掉下來。墜落之后，它們最長在半空中飄浮8秒鐘。在空間站的零重力環境下，螞蟻的“集體探索”活動雖然受到阻礙，但並沒有因此停止。經過了最初的磕磕絆絆之后，螞蟻們掌握了竅門，在零重力環境下重獲立足之地。這種能力給生物學家留下深刻印象。科學家希望對螞蟻的團隊協作方式進行研究，利用研究發現為機器人群研發搜尋算法。

2014年1月，這些螞蟻乘坐一艘補給船進入空間站。隨后，科學家對它們進行實驗，實驗結果刊登在《生態學與進化前沿》雜誌上。現在，研究小組啟動了一項公民科學項目，學生可以參與其中，在教室收集其他螞蟻種群的數據。研究論文主執筆人、斯坦福大學生物學家黛博拉-戈登在接受英國廣播公司節目《科學在行動》採訪時表示在地球上的無數環境下，螞蟻都展露出引人注目的團隊協作能力，在空間站的零重力環境下表現出這種能力還是第一次。戈登教授：“最初，我們並不知道螞蟻會上演怎樣的行為，也不知道它們能否在空間站的零重力環境下進行團隊協作。”

實驗表明在零重力環境下爬行時，螞蟻在讓身體始終接觸表面時遭遇一定難度，一旦飄浮起來，它們便展露出令人吃驚的能力，讓它們的6條腿重新回到表面。在任何給定時刻，處於飄浮狀態的螞蟻在10%左右。戈登教授表示：“有時候，它們會抓住其他螞蟻，而后往回爬；有時候，它們設法壓低身子，回到表面。我認為背后的生物力學一定非常有趣。”

研究小組選擇了8種鋪道蟻，一共80隻，將它們安置在尺寸很小的透明塑料盒內。每一個塑料盒有一個“巢穴”，充當它們的家。進行實驗時，研究人員將一個屏障移走，允許螞蟻探索一個新區域。幾分鐘后，他們移走第二道屏障，進一步擴大螞蟻可以探索的範圍。戈登表示：“我們的想法是首先讓螞蟻探索一個很小的空間，而后為它們提供更大的空間，看看相同數量的螞蟻會有何種反應。”

在地球上，科學家進行同樣的實驗並與空間站上的實驗進行比較。在地球上進行的實驗中，科學家為螞蟻提供更多空間以降低螞蟻的密度，促使它們改變路線，覆蓋和擴散到面積更大的區域。在這種情況下，容器內的几乎每一個角落在5分鐘內都被1隻以上的螞蟻造訪過。

在空間站上進行的實驗中，螞蟻盡自己最大可能展開探索，像科學家預計的一樣移動到新增的空間。不過，它們探索新空間的效率無法與地球上的螞蟻相提並論，因為后者畢竟擁有正常重力這個“奢侈品”。為了讓腳留在塑料表面，空間站上的螞蟻並沒有表現出盡可能探索更多空間的傾向。實際上，新空間的一些區域甚至從未被任何一隻螞蟻踏足過。戈登教授表示：“螞蟻在微重力環境下的表現不及正常環境。我認為造成這種結果的部分原因在於它們需設法讓身體留在表面，延緩了它們的移動速度，進而沒有機會覆蓋整個可用空間。”

盡管竭盡所能，空間站上的螞蟻仍成群結隊地從表面墜落，在空中翻滾的時間從3秒到8秒不等。這種“事故”阻礙了螞蟻的集體探索活動，不管它們彼此間相隔多遠。戈登表示：“我不認為利用交互作用保持彼此間的聯繫是一件容易的事情，因為在任何給定時刻都有大約10%的螞蟻四處飄浮。換句話，它們已無法有效地進行互動。”

從在零重力環境下邁出第一步的那一刻起，這些螞蟻便創造了歷史。在地球上，它們能夠適應各種各樣的環境，這一次又向它們從未遇到的零重力環境發出挑戰。戈登指出：“它們並沒有經過很大程度的進化便逐漸適應微重力環境，繼續上演集體探索行為。”地球上共生活1.4萬種螞蟻。在几乎每一個氣候條件下，你都能發現至少一種螞蟻的身影。

在不同的棲息地，螞蟻會採取不同的策略。以空間站上的歐洲鋪道蟻為例，它們往往徑直爬向新領地的邊緣。在此之前，科學家曾對一種阿根廷螞蟻進行研究。這種螞蟻在被放入陌生環境之后往往採取步步為營的策略，一步步緩慢推進，探索全新的環境。戈登表示：“所有螞蟻都參與集體探索活動，我們不知道它們如何做到這一點。集體探索的背后可能是一種非常有趣的算法，有待我們去發現。”

類似的算法可以幫助機器人成群展開搜索活動，無需借助一個中央控制中心。戈登教授希望世界各地的學生能夠幫助它們研究螞蟻。她的研究小組創建了一家網站，向學生詳細介紹實驗具體步驟，以便讓他們進行同樣的實驗。她：“我們希望世界各地的孩子都嘗試進行同樣的實驗。現在，仍有數千種螞蟻種群從未被研究過。”此外，她還創建了一家網站，用於分享實驗結果。戈登還希望創建一個資料庫，收錄有關“不同螞蟻種群如何解決這個問題”的信息。（孝文）