הולכים אל הנמלה

כללי | מכון ויצמן למדע | 12 פרקים
מסע הקסם המדעי

:הקליקו לקבלת תמליל מלא של הפודקאסט - כקובץ פי-די-אף https://bit.ly/2W46QWG נמלים, המאכלסות את כדור-הארץ כבר 100 מיליון שנה, הן אחת הדוגמאות המופלאות לשיתוף פעולה ביולוגי מהסוג אליו התכוון דארווין כשאמר ש"פרטים שלמדו לאלתר ולשתף פעולה, הצליחו לשרוד". אלפי נמלים נקבות לוקחות חלק בפעילות מתואמת ומשותפת, במטרה לענות על כל הצרכים הנדרשים לחייה התקינים של המושבה כולה. (הנמלים הזכרים, בניגוד לכך, אינם שותפים למאמץ. כל תפקידם הוא להזדווג עם המלכה, ולאחר שביצעו משימה זו – הם מתים). חלק מהנמלים יוצאות להביא מזון, בעוד אחרות נשארות כדי לטפל בצאצאים, לבנות את הקן, לבצע עבודות "תחזוקה", ולהגן על המושבה, ויש אף נמלים שתפקידן לקבור את המתים. עובדה הראויה לציון מיוחד היא שהפעילות המשותפת הזאת מתנהלת ללא מנהיג – במושבה אין שום "בוס" או "גוף שלטוני" שמארגן את המשימות הרבות. ללא מנגנונים שלטוניים, מרבית החברות יצאו מאיזון וייכחדו. כיצד מצליחות הנמלים לשתף פעולה, ולחלק את העבודה בצורה כל כך מוצלחת ומתחשבת? במעבדתו החדשה במחלקה לפיסיקה של מערכות מורכבות במכון ויצמן למדע, פרופ’ עופר פיינרמן וחברי קבוצת המחקר שלו מקווים לחשוף חלק מסודות הנמלים באמצעות מאמץ משותף ומתואם משל עצמם, המבוסס על שיטות מחקר הלקוחות מתחומים כמו תורת האינפורמציה, סטטיסטיקה ופיסיקה תיאורטית, מדעי המחשב, ביולוגיה של מערכות, מדעי המוח, וכמובן, ביולוגיה. "הביולוגיה מבוססת על מערכות מורכבות, אשר בנויות מרכיבים בודדים – יהיו אלה חלבונים, תאים או יצורים חיים. היצורים עצמם מאורגנים ברשתות שמתאמות את הפעילות שלהם. אך בעוד מדע הביולוגיה מסוגל לזהות ולאפיין את המרכיבים הבודדים, יחסי הגומלין ביניהם הם מורכבים ביותר, וניתוח הנתונים האלה בשיטות ביולוגיות הוא בלתי אפשרי. באמצעות 'שאילת' כלים מתחום הפיסיקה והמתמטיקה אפשר להכניס לתמונה מדידות כמותיות, ובאמצעותן להגדיר את החוקים השולטים בהתנהגות הקולקטיבית המורכבת המאפיינת רשת ביולוגית", אומר פרופ’ פיינרמן. דבר אל הנמלים נמלים 'מדברות' זו עם זו בעיקר בשפת הכימיקלים. כך, לדוגמה, כאשר נמלה מוצאת מקור מזון עשיר, היא משאירה מאחוריה נתיב של פרומונים, אשר מסמנים לנמלים האחרות את הדרך. אבל פרופ’ פיינרמן רוצה להשיג הבנה עמוקה יותר של הרשתות החברתיות שנוצרות בין הנמלים בזמן העברת מידע מסוג זה. לתוך מתקן המזכיר את בית האח הגדול, הכניס פרופ’ פיינרמן מספר נמלים. המבנה המלאכותי דמוי הקן מרושת במצלמות, המאפשרות למדענים לצותת ל'שיחות' בין הנמלים. בנוסף, באמצעות סימון ברקוד אישי לכל נמלה, המדענים מסוגלים לעקוב ולהקליט את הפעילויות של כל נמלה. באופן זה הם מקווים לענות על שאלות כמו: מי מדברת עם מי? האם קיימות קבוצות חברתיות שונות, או שכל הנמלים מתקשרות זו עם זו, ללא אפליה? האם העברת המסרים נעשית כשהנמלים נשארות במקומן – בדומה למשחק טלפון שבור, או שמדובר בשירות שליחים, שבו הנמלים מעבירות מסרים לטווחים רחוקים? בראש כל מושבת נמלים נמצאת המלכה, אולם היא אינה שולטת או מפעילה כל סוג של שליטה על הנמלים הפועלות. תפקידה היחיד הוא להטיל ביצים. ללא שליט, כיצד מחלקות הנמלים את העבודה ביניהן? האם מדובר בארגון היררכי שבו לכל נמלה יש תפקיד מוגדר, או שכולן שוות? המחקר גילה כי הנמלים הרזות ביותר הן אלה שנחלצות לחפש מזון, והן גם אלה שמתגייסות להעביר את הצאצאים החדשים שהושתלו בקן לאזור בו מטפלים בזחלים, אך הן אינן לוקחות חלק בטיפול בזחלים החדשים לאחר מכן. למעשה, משימת הטיפול בצאצאים מוטלת באופן אקראי על הנמלים שהזדמנו לסביבה, ללא קשר לגיל הנמלה, לניסיון או למשקל גוף. שליחת הנמלים הרזות לחיפוש מזון עשויה להיות אסטרטגיה טובה להישרדות המושבה משום שאובדנן של הנמלים יהיה יקר פחות למושבה כולה. נמלים אלה מושכות פחות טורפים, והודות לקלות התנועה שלהן הן יעילות יותר בביצוע המשימה. העובדה שמשימת הטיפול בצאצאים אינה תלויה בתכונות הנמלה מרמזת, כי הגמישות בחלוקת התפקידים, ושיתוף פעולה כללי, הן תכונות חשובות להישרדות המושבה יותר מאשר, לדוגמה, מומחיות או ניסיון בביצוע משימה מסוימת, משום שהן מאפשרות תגובה מהירה לתנאים משתנים, אומר פרופ’ פיינרמן.

לכל הפרקים של פודקאסט מסע הקסם המדעי >>

פרסומת
הולכים אל הנמלה07/03/2019 | 00:27:56
:הקליקו לקבלת תמליל מלא של הפודקאסט - כקובץ פי-די-אף https://bit.ly/2W46QWG נמלים, המאכלסות את כדור-הארץ כבר 100 מיליון שנה, הן אחת הדוגמאות המופלאות לשיתוף פעולה ביולוגי מהסוג אליו התכוון דארווין כשאמר ש"פרטים שלמדו לאלתר ולשתף פעולה, הצליחו לשרוד". אלפי נמלים נקבות לוקחות חלק בפעילות מתואמת ומשותפת, במטרה לענות על כל הצרכים הנדרשים לחייה התקינים של המושבה כולה. (הנמלים הזכרים, בניגוד לכך, אינם שותפים למאמץ. כל תפקידם הוא להזדווג עם המלכה, ולאחר שביצעו משימה זו – הם מתים). חלק מהנמלים יוצאות להביא מזון, בעוד אחרות נשארות כדי לטפל בצאצאים, לבנות את הקן, לבצע עבודות "תחזוקה", ולהגן על המושבה, ויש אף נמלים שתפקידן לקבור את המתים. עובדה הראויה לציון מיוחד היא שהפעילות המשותפת הזאת מתנהלת ללא מנהיג – במושבה אין שום "בוס" או "גוף שלטוני" שמארגן את המשימות הרבות. ללא מנגנונים שלטוניים, מרבית החברות יצאו מאיזון וייכחדו. כיצד מצליחות הנמלים לשתף פעולה, ולחלק את העבודה בצורה כל כך מוצלחת ומתחשבת? במעבדתו החדשה במחלקה לפיסיקה של מערכות מורכבות במכון ויצמן למדע, פרופ’ עופר פיינרמן וחברי קבוצת המחקר שלו מקווים לחשוף חלק מסודות הנמלים באמצעות מאמץ משותף ומתואם משל עצמם, המבוסס על שיטות מחקר הלקוחות מתחומים כמו תורת האינפורמציה, סטטיסטיקה ופיסיקה תיאורטית, מדעי המחשב, ביולוגיה של מערכות, מדעי המוח, וכמובן, ביולוגיה. "הביולוגיה מבוססת על מערכות מורכבות, אשר בנויות מרכיבים בודדים – יהיו אלה חלבונים, תאים או יצורים חיים. היצורים עצמם מאורגנים ברשתות שמתאמות את הפעילות שלהם. אך בעוד מדע הביולוגיה מסוגל לזהות ולאפיין את המרכיבים הבודדים, יחסי הגומלין ביניהם הם מורכבים ביותר, וניתוח הנתונים האלה בשיטות ביולוגיות הוא בלתי אפשרי. באמצעות 'שאילת' כלים מתחום הפיסיקה והמתמטיקה אפשר להכניס לתמונה מדידות כמותיות, ובאמצעותן להגדיר את החוקים השולטים בהתנהגות הקולקטיבית המורכבת המאפיינת רשת ביולוגית", אומר פרופ’ פיינרמן. דבר אל הנמלים נמלים 'מדברות' זו עם זו בעיקר בשפת הכימיקלים. כך, לדוגמה, כאשר נמלה מוצאת מקור מזון עשיר, היא משאירה מאחוריה נתיב של פרומונים, אשר מסמנים לנמלים האחרות את הדרך. אבל פרופ’ פיינרמן רוצה להשיג הבנה עמוקה יותר של הרשתות החברתיות שנוצרות בין הנמלים בזמן העברת מידע מסוג זה. לתוך מתקן המזכיר את בית האח הגדול, הכניס פרופ’ פיינרמן מספר נמלים. המבנה המלאכותי דמוי הקן מרושת במצלמות, המאפשרות למדענים לצותת ל'שיחות' בין הנמלים. בנוסף, באמצעות סימון ברקוד אישי לכל נמלה, המדענים מסוגלים לעקוב ולהקליט את הפעילויות של כל נמלה. באופן זה הם מקווים לענות על שאלות כמו: מי מדברת עם מי? האם קיימות קבוצות חברתיות שונות, או שכל הנמלים מתקשרות זו עם זו, ללא אפליה? האם העברת המסרים נעשית כשהנמלים נשארות במקומן – בדומה למשחק טלפון שבור, או שמדובר בשירות שליחים, שבו הנמלים מעבירות מסרים לטווחים רחוקים? בראש כל מושבת נמלים נמצאת המלכה, אולם היא אינה שולטת או מפעילה כל סוג של שליטה על הנמלים הפועלות. תפקידה היחיד הוא להטיל ביצים. ללא שליט, כיצד מחלקות הנמלים את העבודה ביניהן? האם מדובר בארגון היררכי שבו לכל נמלה יש תפקיד מוגדר, או שכולן שוות? המחקר גילה כי הנמלים הרזות ביותר הן אלה שנחלצות לחפש מזון, והן גם אלה שמתגייסות להעביר את הצאצאים החדשים שהושתלו בקן לאזור בו מטפלים בזחלים, אך הן אינן לוקחות חלק בטיפול בזחלים החדשים לאחר מכן. למעשה, משימת הטיפול בצאצאים מוטלת באופן אקראי על הנמלים שהזדמנו לסביבה, ללא קשר לגיל הנמלה, לניסיון או למשקל גוף. שליחת הנמלים הרזות לחיפוש מזון עשויה להיות אסטרטגיה טובה להישרדות המושבה משום שאובדנן של הנמלים יהיה יקר פחות למושבה כולה. נמלים אלה מושכות פחות טורפים, והודות לקלות התנועה שלהן הן יעילות יותר בביצוע המשימה. העובדה שמשימת הטיפול בצאצאים אינה תלויה בתכונות הנמלה מרמזת, כי הגמישות בחלוקת התפקידים, ושיתוף פעולה כללי, הן תכונות חשובות להישרדות המושבה יותר מאשר, לדוגמה, מומחיות או ניסיון בביצוע משימה מסוימת, משום שהן מאפשרות תגובה מהירה לתנאים משתנים, אומר פרופ’ פיינרמן.

פודאסטים מובילים

מה שכרוך מה שכרוך 1182 פרקים
המעבדה המעבדה 808 פרקים
אש זרה אש זרה 581 פרקים
קטעיםקטעים528 פרקים
הפודיוםהפודיום526 פרקים
ציון 3ציון 3489 פרקים
פרסומת