Como um cérebro, uma colônia de formigas opera sem controle central. Cada um é um conjunto de indivíduos interagindo, seja neurônios ou formigas, usando interações químicas simples que, no agregado, geram seu comportamento. As pessoas usam seus cérebros para lembrar. As colônias de formigas podem fazer isso? Esta questão leva a outra questão: o que é memória? Para as pessoas, a memória é a capacidade de recordar algo que aconteceu no passado. Também pedimos aos computadores que reproduzam ações passadas - a mistura da idéia do computador como cérebro e cérebro como o computador nos levou a levar a "memória" a significar algo como a informação armazenada em um disco rígido. Sabemos que nossa memória depende de mudanças no quanto um conjunto de neurônios ligados estimula um ao outro; que é reforçado de alguma forma durante o sono; e essa memória recente e de longo prazo envolve diferentes circuitos de neurônios conectados. Mas ainda há muito que ainda não sabemos sobre como esses eventos neurais se juntam, se há representações armazenadas que usamos para falar sobre algo que aconteceu no passado ou como podemos continuar realizando uma tarefa previamente aprendida, como ler ou ler. andando de bicicleta.
Qualquer ser vivo pode exibir a forma mais simples de memória, uma mudança devido a eventos passados. Olhe para uma árvore que perdeu um galho. Ele se lembra de como ele cresce ao redor da ferida, deixando traços no padrão da casca e na forma da árvore. Você pode descrever a última vez que teve gripe ou não. De qualquer forma, em algum sentido, seu corpo "lembra", porque algumas de suas células agora têm anticorpos diferentes, receptores moleculares, que se encaixam nesse vírus em particular.
Eventos passados podem alterar o comportamento de formigas individuais e colônias de formigas. Formigas de carpinteiro individuais ofereciam um tratamento de açúcar lembrando sua localização por alguns minutos; Eles provavelmente retornariam para onde a comida estava. Outra espécie, a formiga do Deserto do Saara, serpenteia pelo deserto árido em busca de comida. Parece que uma formiga desta espécie pode lembrar até onde ela andou, ou quantos passos foram necessários, desde a última vez que ela esteve no ninho.
Uma colônia de formigas de madeira vermelha lembra seu sistema de trilhas levando às mesmas árvores, ano após ano, embora nenhuma formiga única o faça. Nas florestas da Europa, eles se alimentam em árvores altas para se alimentarem das excreções de pulgões que, por sua vez, se alimentam da árvore. Seus ninhos são enormes montes de agulhas de pinheiro, situadas no mesmo lugar há décadas, ocupadas por muitas gerações de colônias. Cada formiga tende a levar a mesma trilha dia após dia até a mesma árvore. Durante o longo inverno, as formigas se amontoam sob a neve. O mrecologista finlandês Rainer Rosengren mostrou que quando as formigas emergem na primavera, uma formiga mais velha sai com uma jovem ao longo da trilha habitual da formiga mais velha. A formiga mais velha morre e a formiga mais nova adota essa trilha como sua, levando a colônia a lembrar, ou reproduzir, as trilhas do ano anterior.
Forragear em uma colônia de formigas de harvester requer alguma memória de formiga individual. As formigas procuram por sementes espalhadas e não usam sinais de feromônio; Se uma formiga encontrar uma semente, não há razão para recrutar outras pessoas, porque provavelmente não haverá outras sementes por perto. As forrageiras percorrem uma trilha que pode se estender até 20 metros do ninho. Cada formiga deixa a trilha e sai sozinha para procurar comida. Ele procura até encontrar uma semente, depois volta para a trilha, talvez usando o ângulo da luz do sol como guia, para retornar ao ninho, seguindo o fluxo de forrageadores que saem. Uma vez de volta ao ninho, um forrageiro deixa cair sua semente e é estimulado a deixar o ninho pela taxa em que encontra outras forrageiras que retornam com comida. Em sua próxima viagem, ele deixa a trilha no mesmo lugar para pesquisar novamente.
Ant Encounters: Redes de Interação e Comportamento de Colônia (Primers in Complex Systems)
Como as colônias de formigas fazem alguma coisa, quando ninguém está no comando? Uma colônia de formigas opera sem um controle central ou hierarquia, e nenhuma formiga dirige outra. Em vez disso, as formigas decidem o que fazer com base na taxa, no ritmo e no padrão de encontros e interações individuais - resultando em uma rede dinâmica que coordena as funções da colônia. O Ant Encounters fornece uma visão reveladora e acessível do comportamento das formigas a partir dessa perspectiva de sistemas complexos.
ComprarToda manhã, a forma da área de coleta da colônia muda, como uma ameba que se expande e se contrai. Nenhuma formiga individual se lembra do lugar atual da colônia nesse padrão. Na primeira viagem de cada forrageiro, ele tende a ir além do resto das outras formigas viajando na mesma direção. O resultado é, com efeito, uma onda que atinge mais conforme o dia avança. Gradualmente, a onda recua, pois as formigas que fazem viagens curtas a locais próximos ao ninho parecem ser as últimas a desistir.
De dia para dia, o comportamento da colônia muda, e o que acontece em um dia afeta o próximo. Eu conduzi uma série de experimentos de perturbação. Eu coloquei palitos de dente que os trabalhadores tiveram que se afastar, ou bloqueei as trilhas para que os forrageadores tivessem que trabalhar mais ou criasse um distúrbio que as patrulheiras tentassem repelir. Cada experimento afetou apenas um grupo de trabalhadores diretamente, mas a atividade de outros grupos de trabalhadores mudou, porque os trabalhadores de uma tarefa decidem se são ativos, dependendo de sua taxa de breves encontros com trabalhadores de outras tarefas. Depois de apenas alguns dias repetindo o experimento, as colônias continuaram a se comportar da mesma forma que quando foram perturbadas, mesmo depois que as perturbações pararam. As formigas haviam trocado tarefas e posições no ninho, e assim os padrões de encontro levaram algum tempo para voltar ao estado não perturbado. Nenhuma formiga individual lembrava de nada, mas, em certo sentido, a colônia lembrava.
As colônias vivem por 20-30 anos, a vida da rainha solteira que produz todas as formigas, mas as formigas individuais vivem no máximo um ano. Em resposta a perturbações, o comportamento de colônias maiores e mais antigas é mais estável que o de colônias mais jovens. É também mais homeostático: quanto maior a magnitude do distúrbio, mais provável é que as colônias mais antigas se concentrem no forrageamento do que em responder às dificuldades que eu criei; enquanto, quanto pior, mais as colônias mais jovens reagiam. Em suma, as colônias maiores e mais velhas crescem para agir com mais sabedoria do que as menores, embora a antiga não tenha formigas mais velhas e sábias.
As formigas usam a taxa a que se encontram e cheiram outras formigas, ou os produtos químicos depositados por outras formigas, para decidir o que fazer a seguir. Um neurônio usa a taxa na qual é estimulado por outros neurônios para decidir se deve disparar. Em ambos os casos, a memória surge de mudanças em como formigas ou neurônios se conectam e estimulam um ao outro. É provável que o comportamento da colônia amadureça porque o tamanho da colônia altera as taxas de interação entre formigas. Em uma colônia maior e mais antiga, cada formiga tem mais formigas para encontrar do que uma mais nova, menor, e o resultado é uma dinâmica mais estável. Talvez as colônias lembrem-se de um distúrbio do passado porque mudou a localização das formigas, levando a novos padrões de interação, o que pode até mesmo reforçar o novo comportamento durante a noite enquanto a colônia está inativa, assim como nossas memórias se consolidam durante o sono. Mudanças no comportamento das colônias devido a eventos passados não são a simples soma de memórias de formigas, assim como mudanças no que nos lembramos, e o que dizemos ou fazemos, não são um simples conjunto de transformações, neurônio por neurônio. Em vez disso, suas memórias são como as de uma colônia de formigas: nenhum neurônio em particular lembra de nada, embora o seu cérebro o faça. 
Este artigo foi originalmente publicado no Aeon e foi republicado sob Creative Commons.
Deborah M. Gordon é professora de biologia na Universidade de Stanford, na Califórnia. Ela escreveu sobre sua pesquisa para publicações como Scientific American e Wired . Seu último livro é Ant Encounters: Interaction Networks e Colony Behavior (2010).
