哔哩哔哩2024年10月12日发布:生命的计算机：蚂蚁的死循环

蚂蚁死亡漩涡或许已经存在了千年时间，但第一次被正式观察到就是上面提到的蚂蚁生物学家T.C.Schneirla，之后人们不断的发现蚂蚁的这种现象，比如，著名的昆虫摄影师Alex Wild几年前在博客上也描述了这种现象。他写道：“我居住在巴拉圭的时候经常看到这种现象，田地中、厨房的盘子、甚至咖啡杯都会出现这种循环。这种小循环对于个体蚂蚁来说是致命的，但是对于整个蚂蚁群体来说毫无意义。”

到底是什么导致蚂蚁们发疯一样的走向灭亡呢？

生物界似乎没有一个确切的答案，正因为如此，这种蚂蚁死亡旋涡现象也被称为死亡怪圈，透露出一种类似于”麦田怪圈“的神秘感。

神秘归神秘，不代表就没有科学家用科学的方法去研究它。

而这其中，最著名的科学家恐怕非爱德华·威尔逊莫属。

一名伟大的科学家通常都拥有一个标志性的称谓，比如，“薛定谔的猫”，“巴甫洛夫的狗”。但要说哪个科学家对蚂蚁最有研究，那肯定非爱德华·威尔逊莫属。凭借一生对蚂蚁的执着研究，威尔逊两次荣获普利策奖，用“威尔逊的蚂蚁”来赞誉他绝对实至名归。

威尔逊曾做过一个有趣的实验，重现了蚂蚁的死亡怪圈：

如果在这种蚂蚁爬行时把它们弄成一个圆圈，它们有时候会不停地走啊走，直到死亡为止。

这说明蚂蚁的死亡怪圈，很可能是由于意外而触发的一个“程序死循环”现象，就像我们在编写计算机程序时，偶尔会出现死循环的错误，或者如果你刻意去编写一个死循环程序，完全是可以实现的，所以当无人去干扰蚂蚁时，蚂蚁有时候会跟程序员编写的程序一样，会意外的掉入死循环的怪圈之中走不出来，而如果有人刻意去干扰它们，使它们变成一个死循环，它们一样会掉入这个死循环之中走不出来。

那么到底是什么机制，促使蚂蚁会出现这种死循环呢？

在爱德华·威尔逊的著作《知识大融通》第五章的“由对蚂蚁沟通方式的研究来看归纳与综合”中，他提到：

1950年代，刚成为昆虫学家的我得知这些事实后，就猜想工蚁发出的紧急信号可能是化学性的。当时的研究人员把这种化学传信物质称为“化学释放物”（chemical releaser），也就是今日的费洛蒙（pheromone，亦称信息素）。为了测试自己的想法，我收集了红收获蚁（redharvest ant）和其他一些我对其有深入了解的蚁种。随后，我把这些蚂蚁放在一个人工蚁巢中，就好像儿童在建立蚂蚁窝那样，再利用立体显微镜和制造手表用的镊子，解剖刚受到迫害而死亡的工蚁，从中取出可能含有紧急求救信号的费洛蒙的器官。我拿一根细棒，利用棒尖把这些肉眼勉强能见的白色小块组织一个一个压碎，然后把棒尖伸入休息的蚂蚁群中。采用这种方法，我获知至少有两种腺体能够产生功效。其中一种位于工蚁下颚基部，另一种则在肛门附近。这些腺体所释放的物质会使蚂蚁像充电般绕着棒尖团团旋转，只有偶尔会暂停下来检查并扑咬压碎的组织。
我确实找到了费洛蒙的来源，但它们又是什么样的物质呢？我接着求助于化学家雷尼尔（FredRegnier）。雷尼尔和我年纪相仿，刚开始专业生涯。他能够分析极小的有机样本，而对于推动蚂蚁沟通方式的研究而言，他这项专门技术是当时最需要的。雷尼尔利用当时最新的科技，包括气体色层分析法和质谱仪，确认出其中产生效用的物质是由简单的烷烃（alkane）和萜类化合物（terpenoid）混合而成。他接着在实验室内合成了高纯度的相同化合物，并把少量样品放入蚁群中，我们观察蚂蚁的反应和我在初步实验中观察到的相同。因此，雷尼尔辨认出的腺体化合物，的确就是传递紧急信号的费洛蒙。

这说明，蚂蚁的死循环来自于其生物程序的设计中，而这其中的关键，就是费洛蒙，即信息素的传递。

蚂蚁之间的信息传递，依靠的就是信息素的传递，而蚂蚁小小的身躯，肯定无法容忍大型复杂生命体所拥有的高度复杂的生物程序设计，比如人类的信息传递方式有很多种，我们可以通过语言，文字，手势，甚至眼神等来传递信息，当一种信息传递方式出现问题时，我们可以换一种方式，或者当一种信息传递方式可能会给出错误的指令时，那么我们可以通过多种信息传递方式，来确保信息传递的正确性，即通过冗余来确保信息传递的可靠性。

但蚂蚁的信息传递方式显然没这么丰富，能依靠的就是费洛蒙。

所以，引导蚂蚁前行的程序是什么？

其实就是依靠前面的蚂蚁所留下的费洛蒙，后头跟寻气味的蚂蚁也留下气味让其他蚂蚁跟随，于是蚂蚁就是这样往前走。

正常情况下，蚂蚁不会形成一个圈，这也就是为什么，我们常常看到蚂蚁都是排着队往前走的缘由。