Dat mieren met elkaar communiceren is bekend. Maar hoe dat dan precies werkt, was nog niet onderzocht. Nigel Franks besloot op zoek te gaan naar een antwoord.
“Mieren zijn geweldig om mee te werken. Als je hard werkt, geven ze hun geheimen op een zeer genereuze manier prijs”, zegt professor Nigel Franks, emeritus hoogleraar dierlijk gedrag en ecologie. Hij maakt deel uit van Bristols School of Biological Sciences. Zijn team bouwde een robotje om het gedrag van de stengelslankmier (Temnothorax albipennis) na te bootsen. Deze mieren hebben een bepaalde manier van bewegen zodat ze nestgenoten bijvoorbeeld naar een voedselbron kunnen dirigeren.
Kennisoverdracht
“We hebben dit fenomeen uitvoerig bestudeerd. Maar een van de intrigerende dingen is dat dit gedrag voor het eerst kon worden aangemerkt als kennisoverdracht van het ene naar het andere dier,’ zegt Franks. “Deze mieren geven elkaar les. We gebruikten overigens niet onze eigen definitie van lesgeven, maar een definitie die alom wordt aanvaard,” merkt Franks op. “Het gaat om verschillende criteria waaraan een individu moet voldoen om als leraar te worden beschouwd. Hij moet zijn gedrag aanpassen aan de leerling, de naïeve waarnemer. Hij moet zichzelf als voorbeeld te stellen zodat de ander sneller kan leren. In 2006 toonden wij aan dat deze mieren in hun gedragingen aan deze criteria beantwoordden.”
“De leider in het mierennest verandert zijn gedrag in aanwezigheid van een naïeve waarnemer en er zijn kosten voor de leider. Terugkeren naar de waardevolle bron duurt veel langer dan het onderwijzen van een leerling. En de leider toont een voorbeeld omdat hij een route duidt naar een waardevolle bron. Wij kwamen op de gedachte deze leider te vervangen door een robot, om zo de manier van communiceren beter te kunnen begrijpen”, voegt Franks toe.
De nieuwe leider
Hoewel de robot is ontworpen om het gedrag van de onderwijzende mier na te bootsen, lijkt hij er niet op. Frank omschrijft het apparaat als een klein speldenknopje dat op een vrij groot portaal is gemonteerd. De robot werkt succesvol omdat het team dat het onderzoek uitvoert, feromoonklieren van een donormier heeft genomen en die aan de speldenknop heeft bevestigd. Dit is voldoende om een andere mier de robot te laten volgen.
“We programmeerden de robot om op een bepaalde manier naar een nieuwe waardevolle bron te bewegen,” legt Franks uit. Hij kon een rechte, of een golvende route nemen. Elk van deze opties heeft voor- en nadelen. De rechte weg is de snelste manier om de nieuwe bron te bereiken. Anderzijds zou het zeer golvende pad de volgmier genoeg tijd kunnen geven om heel nauwgezet herkenningspunten te leren”, legt Franks uit.
Om de robot zo af te stellen dat hij zich precies gedraagt als een leidende mier, had het team menselijke tussenkomst nodig. “Deze manier van kennisoverdracht duurt zo lang omdat de volgmier periodiek stopt om rond te kijken. In een natuurlijke situatie stopt de leider om op de volger te wachten”, legt Franks uit. “Hiervoor gebruikte het team een joystick om de beweging van de mierenkop te besturen. De twee betrokken studenten – Jaboc Podesta en Edward Jarvis – hebben hier fantastisch werk geleverd. Maar we gebruikten hetzelfde portaal ook om de onderwezen mier op zijn weg terug naar huis automatisch te volgen en om de coördinatie van zijn pad over de hele weg naar huis precies te registreren. De robot functioneerde prachtig”, vat Franks samen.
Onderzoek
Het echte bewijs van het onderzoek was dat de robot een mier niet zomaar naar een waardevolle bron leidde. “We konden aantonen dat de volgende mier de route aangeleerd krijgt en beter de weg naar huis kon vinden dan anders het geval zou zijn geweest”, aldus Franks toe. “Het is heel intrigerend als ze een nieuw onderkomen vinden, want ze nemen direct individuen mee naar de nieuwe plek. Maar als je een mier direct naar de nieuwe plek brengt, dan heeft hij zijn kop in een ongebruikelijke positie en kan hij geen herkenningspunten leren. De mieren die naar de nieuwe vindplaats zijn gedragen, zijn veel trager en minder bekwaam in het terugvinden van de weg naar huis dan een mier die door een ‘leraar’ naar de nieuwe vindplaats is geleid.”
Verrassingen
De onderzoekers stuitten ook op iets onverwachts. Bij een normale kennisoverdracht laat de leidende mier volgens Franks een spoor achter. Het team documenteerde dit fenomeen tijdens hun project. “Onze robot deed dat niet. Maar verbazingwekkend genoeg bleek uit het experiment dat nu de leider geen spoor achterliet, de eerstvolgende mier dat voor zijn rekening nam”, vertelt Franks. ‘Dit verraste ons enorm omdat het normaal niet gebeurt. Volgens ons fungeert dat spoor waarschijnlijk als een veiligheidslijn. Mocht een mier hopeloos verdwalen, dan geeft het spoor oriëntatie-informatie.”
Inspiratie
“Ik doe mijn onderzoek omdat ik gedreven word door nieuwsgierigheid”, vertelt Franks. “Ik ben heel blij dat bijna al het onderzoek dat ik de laatste tijd heb gedaan, mensen heeft beïnvloed die in de robotica werken. Ik denk dat mijn onderzoek inspiratie kan bieden voor het toegepaste onderzoek van anderen. Dat is voor mij genoeg. Dat is iets enorms.”
Nee
“Je moet nooit ‘nee’ als antwoord accepteren”, adviseert Franks. Toen hij financiering aanvroeg voor zijn mierenonderzoek, werd zijn aanvraag afgewezen. Toch financierde uiteindelijk de Universiteit van Bristol het onderzoek. Alan Worley, degene die de robot programmeerde, was namelijk inmiddels met pensioen en was bereid als vrijwilliger het project te ondersteunen. “Alan is briljant. Het zou anders een fortuin hebben gekost om iemand van zijn kaliber in te huren. Je moet dus gewoon blijven volhouden”, besluit Franks.
Als je dit artikel leuk vindt, lees dan ook:
