Une colonie de fourmis possède une mémoire qui n’existe pas chez les fourmis individuelles

Une colonie de fourmis est comme un cerveau humain. Tout comme le neurone individuel n’a pas de mémoire, la fourmi individuelle n’en a pas. Mais l’ensemble des neurones nous fournit la mémoire dont nous avons besoin et c’est la même chose pour une colonie de fourmis.


Une colonie de fourmis est comme un cerveau humain. Tout comme le neurone individuel n'a pas de mémoire, la fourmi individuel n'en a pas. Mais l'ensemble des neurones nous fournit la mémoire dont nous avons besoin et c'est la même chose pour une colonie de fourmis.

Comme un , 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 pour se souvenir. Les colonies de fourmis peuvent-elles le faire ?

Le concept de la mémoire

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.1 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 amené à prendre le mot mémoire pour représenter 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 soit 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, sur les représentations stockées que nous utilisons pour parler de quelque chose qui s’est passé dans le passé ou sur la manière dont nous pouvons continuer à exécuter une tâche apprise précédemment telle que la lecture ou faire du vélo.

La plus simple des mémoires

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. Quoi qu’il en soit, votre corps se souvient en un sens, car certaines de vos cellules possèdent maintenant des anticorps, des récepteurs moléculaires, qui correspondent à ce virus.

Les événements passés peuvent modifier le comportement des fourmis et des colonies de fourmis. Si on dépose une friandise à un endroit, des fourmis charpentières individuelles peuvent se souvenir de son emplacement pendant quelques minutes et elles étaient susceptibles de retourner là où la nourriture avait été déposée. Une autre espèce, la du désert du Sahara, serpente autour du désert stérile à la recherche de nourriture. Il semble qu’une fourmi de cette espèce se souvienne de la distance parcourue ou du nombre de pas effectués depuis la dernière fois qu’elle était au nid.

La mémoire des fourmis

Une colonie de fourmis rouges se souvient de son réseau de sentiers menant aux mêmes arbres, année après année, bien qu’aucune fourmi individuelle ne puisse le faire. Dans les forêts d’Europe, elles 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 pendant 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.2 Le myrmécologue finlandais Rainer Rosengren a montré que lorsque les fourmis émergent au printemps, une fourmi plus âgée sort avec une jeune le long du sentier habituel de la fourmi.3 La fourmi la plus âgée meurt et la fourmi la plus jeune adopte ce sentier comme le 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 fourmis.4 Les fourmis recherchent des graines éparses et n’utilisent pas de signaux de phéromone; si une fourmi trouve une graine, il ne sert à rien de recruter d’autres, car il est peu probable qu’il y en ait d’autres à proximité. Les ouvrières empruntent un sentier pouvant s’étendre jusqu’à 20 mètres du nid. Chaque fourmi quitte le sentier et part à la recherche de nourriture. Elle cherche jusqu’à ce qu’elle trouve une graine, puis retourne à la piste, peut-être en se servant de l’angle de la lumière du soleil comme guide, pour retourner au nid en suivant le flot d’ouvrières sortantes. Une fois rentré au nid, une ouvrière laisse tomber ses graines et est poussé à quitter le nid à la vitesse à laquelle il rencontre les autres ouvrières revenant avec de la nourriture. Lors de son prochain voyage, elle quitte le sentier à peu près au même endroit pour effectuer une nouvelle recherche.

Les changements dynamiques d’une colonie de fourmis

Chaque matin, la zone d’alimentation de la colonie change de forme, comme 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 ouvrière, elle a tendance à aller au-delà du reste des autres fourmis voyageant dans la même direction. Le résultat est en effet une vague qui se poursuit 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.

Au jour le 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.5 J’ai mis des cure-dents que les ouvrières ont dû déplacer, ou j’ai bloqué les sentiers pour que les ouvrières doivent travailler plus, ou j’ai créé une gêne que les patrouilleuses ont essayé de repousser.

Des perturbations pour tester la mémoire de la colonie

Chaque expérience ne concernait directement qu’un groupe d’ouvrières, mais l’activité des autres groupes d’ouvrières a changé, car les ouvrières d’une tâche décident d’être actives en fonction de leur fréquence de brèves rencontres avec des ouvrières 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 qui produit toutes les fourmis, mais chaque fourmi vit au plus une année. En réponse aux perturbations, le comportement des colonies plus anciennes et plus grandes est plus stable que celui des colonies 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.6 Tandis que, plus les choses se détérioraient, 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 ».

Des colonies plus anciennes sont 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 utilise la vitesse à laquelle il est stimulé par d’autres neurones pour décider de se 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. Les colonies se souviennent peut-être d’une perturbation passée, car 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 nos souvenirs et nos paroles ou actions, ne constituent 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 particulier ne se souvient de quoi que ce soit bien que votre cerveau le sache.

Traduction d’un article sur Aeon par Deborah M Gordon, professeure de biologie à l’université Standford en Californie.

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Sources

1.
Gordon D. The Evolution of the Algorithms for Collective Behavior. academia.edu. http://www.academia.edu/31792682/The_Evolution_of_the_Algorithms_for_Collective_Behavior. Published December 11, 2018. Accessed December 11, 2018.
2.
Burford BP, Lee G, Friedman DA, et al. Foraging behavior and locomotion of the invasive Argentine ant from winter aggregations. Marshall JAR, ed. P. 2018;13(8):e0202117. doi:10.1371/journal.pone.0202117
3.
Trail communication and directional recruitment to food in red wood ants (Formica). jstor.org. https://www.jstor.org/stable/23734459?seq=1#page_scan_tab_contents. Published December 11, 2018. Accessed December 11, 2018.
4.
Friedman DA, Pilko A, Skowronska-Krawczyk D, et al. The Role of Dopamine in the Collective Regulation of Foraging in Harvester Ants. i. 2018;8:283-294. doi:10.1016/j.isci.2018.09.001
5.
Gordon DM. From division of labor to the collective behavior of social insects. B. 2015;70(7):1101-1108. doi:10.1007/s00265-015-2045-3
6.
The Ecology of Collective Behavior in Ants. web.stanford.edu. https://web.stanford.edu/~dmgordon/articles/doi/10.1146-annurev-ento-011118-111923/Gordon%2010.1146annurev-ento-011118-111923%20EN64CH03_Gordon_RIA.pdf. Published December 11, 2018. Accessed December 11, 2018.
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Houssen Moshinaly

Rédacteur en chef d'Actualité Houssenia Writing. Rédacteur web depuis 2009 et vulgarisateur scientifique.

Je m'intéresse à tous les sujets scientifiques allant de l'Archéologie à la Zoologie. Je ne suis pas un expert, mais j'essaie d'apporter mes avis éclairés sur de nombreux sujets scientifiques.

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