Myrer kan lære os noget om hjernen, kræft og internettet.

Økologen Deborah Gordon studerer myrer overalt hvor hun finder dem, i ørkenen, i troperne, i sit køkken... I dette fascinerende foredrag forklarer hun sin besættelse af insekter som de fleste af os med glæde slår ihjel uden at tænke over det. Hun diskuterer hvordan myrernes levevis er en nyttig model som kan lære os noget om mange andre emner, inklusiv sygdom, teknologi og den menneskelige hjerne.

Jeg studerer myrer

i ørkenen, i tropisk skov,

og i mit køkken

og i bakkerne omkring Silicon Valley hvor jeg bor.

Jeg har fornylig opdaget at myrer

kommunikerer på forskellige måder

i forskellige miljøer,

og jeg tænkte at det kan lære os

noget om andre systemer,

som hjerner og de datanetværk vi bygger,

og selv kræft.

Det alle disse systemer har til fælles

er at de har ingen central kontrol.

Et myresamfund består af sterile arbejderhunner,

det er dem man ser går omkring,

og en eller flere frugtbare hunner

som bare lægger æg.

De giver ingen ordrer.

Selvom de kaldes dronninger,

bestemmer de ikke hvad andre skal gøre.

I en myretue er der ingen som styrer,

og alle systemer uden central styring

virker ved hjælp af simpel kommunikation.

Myrer kommunikerer med lugte.

De lugter med deres følehorn,

og kommunikerer med dem,

så når en myre rører en anden med følehornene

kan den lugte om den anden myre

er fra samme tue

og hvilken opgave den anden har gjort.

Her ser du en masse myrer kravle rundt

og kommunikere i en boks i laboratoriet

som er forbundet til andre bokse med rør.

Når myrer møder hinanden

er det lige meget hvem de møder,

de udveksler ikke nogen form for

kompliceret signal eller besked.

Det eneste som betyder noget

er hvor hyppigt de møder hinanden.

Og al kommunikationen mellem dem

producerer et netværk.

Så dette er netværket for de myrer

vi lige har set bevæge sig rundt i boksen,

Og dette netværk i konstant forandring

er det som skaber koloniens adfærd,

f.eks. om alle myrerne gemmer sig i boet,

eller hvor mange som er ude at samle føde.

En hjerne fungerer faktisk på samme måde,

men det gode med myrer er

at man kan se hele netværket mens det sker.

Der er over 12.000 myrearter

i alle tænkelige miljøer

og de kommunikerer på forskellige måder

afhængig af hvert miljøs udfordringer.

En vigtig miljømæssig udfordring

som ethvert system må håndtere

er driftsomkostninger, altså det det koster

at drive systemet.

Og en anden udfordring er ressourcer,

at finde dem og samle dem ind.

I ørkenen er driftsomkostningerne store

fordi vand er sparsomt,

og de frø-ædende myrer jeg studerer i ørkenen

må forbruge vand for at finde vand.

Så en myre ude for at samle mad

som leder efter frø i solen

mister vand ud i luften.

Men kolonien får sit vand

ved at fordøje fedtet i frøene

som de spiser.

I dette miljø bruges kommunikation

til at aktivere indsamling af føde.

En myre på vej ud, går ikke før

den får nok signaler fra myrer på vej hjem

og vi ser at myrer som kommer hjem

går ind i gangen, ind i tuen,

og møder andre myrer på vej ud.

Dette giver mening for et myresamfund

fordi jo mere mad der er udenfor,

jo hurtigere finder myrene den,

og jo hurtigere kommer de tilbage,

og sender andre myrer ud.

Systemet virker ved at holde sig i ro

indtil noget positivt opstår.

Så kommunikationen aktiverer fødeindsamlerne.

Vi har studeret evolutionen af dette system.

For det første er der variation.

Det viser sig at kolonier er forskellige.

På tørre dage samler nogle kolonier mindre mad,

så kolonier har forskellige

prioriteringer mellem

at bruge vand for at samle føde

og få vand tilbage i form af frø.

Vi prøver at forstå hvorfor

nogle kolonier samler mindre føde end andre

ved at sammenligne myrer med neuroner

ved hjælp af modeller fra neurovidenskab.

En neuron tager summen af alle input

fra andre neuroner for at afgøre om den skal transmittere.

En myre tager også summen af input fra andre

når den skal afgøre om den skal ud at lede.

Og vi ser efter om der kunne være

små forskelle mellem kolonierne

på hvor mange input hver myre behøver

før den er klar til at gå ud og lede,

fordi disse kolonier ville samle mindre føde.

Og vi kan spørge det samme om hjerner.

Vi snakker om hjernen

men hver hjerne er lidt forskellig

og måske er der nogle mennesker

eller nogle omstændigheder

hvor neuronernes elektriske egenskaber

kræver mere stimulering for at transmittere

og det ville give forskellig hjernefunktion.

For at stille spørgsmål om evolution

må vi kende forplantningens succes.

Dette er et kort over området

hvor jeg har fulgt en population

af myrekolonier i 28 år,

hvilket er en kolonis levetid.

Hvert symbol er en koloni

og størrelsen er antal efterkommere den har.

Vi kan nemlig bruge genetisk variation

til at matche kolonier og deres aflæggere,

altså finde hvilke kolonier

der er grundlagt af døtre

af hvilke moderkolonier.

Og det var utroligt for mig, efter alle de år

at opdage at f.eks. koloni 154

som jeg har kendt godt i mange år

er en oldemor-koloni.

Her er dens datterkoloni,

denne koloni er 3. generation

og disse er 4. generationskolonier.

På den måde kunne jeg lære

at efterkommere ligner deres ophav

i måden de beslutter om det er for varmt

til at søge føde.

Kolonier og deres efterkommere

er så langt fra hinanden at myrerne aldrig mødes

så myrerne i en koloni

kan ikke have lært det af moderkolonien.

Næste skridt er så at undersøge

den genetiske variation bagved ligheden.

Jeg spurgte, okay, hvem klarer sig bedst?

I løbet af den periode vi har forsket

og særlig de sidste 10 år

har der været en alvorlig tørke

i det sydvestlige USA

og det har vist sig at kolonier som sparer vand,

som holder sig indendørs når det er varmt

og dermed ofrer at få mest mulig føde,

er de kolonier som formerer sig mest.

Så jeg troede hele tiden at koloni 154

var en taber, fordi på meget varme dage

var kun enkelte ude for at samle føde,

mens de andre kolonier var ude

og samle masser af føde,

men i virkeligheden er koloni 154 en stor succes.

Hun er en matriark.

Hun er en af de få oldemødre på stedet.

Så vidt jeg ved er det første gang

man har kunnet følge med på

evolutionen af kollektiv adfærd

i en naturlig population af dyr

og finde ud af hvad der virker bedst.

Internettet bruger en algoritme

til at styre strømmen af data

som ligner den algoritme

myrer bruger til at styre

strømmen af myrer der samler føde.

Og gæt hvad vi kalder denne analogi:

Anternettet er her.

(Applaus)

Data forlader ikke en afsender

medmindre den får signal om nok båndbredde

til at sende datamængden på.

I internettets barndom

da driftsomkostningerne var høje

og det var vigtigt ikke at miste data

da var systemet sat op med signaler

som kan aktivere en strøm af data.

Det er interessant at myrer bruger en algoritme

som ligner den vi mennesker har opfundet,

men dette er bare en af nogle få myrealgoritmer

vi kender til,

og myrer har haft 130 millioner år

til at udvikle mange gode algoritmer,

og jeg tror det er sandsynligt

at nogle af de andre 12.000 arter

har nogle interessante algoritmer

for datanetværk

som vi ikke har tænkt på endnu.

Hvad sker der hvis driftsomkostningerne er lave?

Omkostningerne er lave i troperne

fordi luften er fugtig og det er let for myrerne

at gå rundt udendørs.

Men der er så mange myrer

og diversiteten er stor i troperne

så der er stor konkurrence.

Hvis en art bruger en ressource

er der sikkert en anden art der også bruger den

på samme tid.

I dette miljø bruges kommunikation

til det modsatte.

Systemet arbejder hele tiden

indtil noget negativt sker,

og en art jeg undersøgte laver kredsløb

af myrer rundt i træerne

fra boet til fødekilderne og tilbage igen

de går rundt og rundt

medmindre der sker noget negativt

som f.eks. et møde med

myrer af en anden art.

Her er et eksempel på myresikkerhed.

I midten er der en myre

som lukker indgangen til boet med sit hovede

som reaktion på et møde med en anden art.

Det er de små som løber rundt

med deres maver op i luften.

Men så snart faren er ovre

åbner indgangen igen,

og måske er der situationer

indenfor computersikkerhed

hvis driftsomkostninger er lave nok

hvor vi bare kan blokere adgangen midlertidigt

i respons til en trussel

og så åbne igen,

i stedet for at bygge

en permanent brandmur eller en fæstning.

En anden udfordring i et miljø

som alle systemer står overfor

er ressourcer og at skaffe dem.

For at klare dette løser myrer problemet

at søge kollektivt

og dette problem har stor interesse

indenfor robotteknologi

fordi vi har forstået at

i stedet for at sende en enkelt

sofistikeret og dyr robot ud

for at udforske en anden planet

eller for at gennemsøge en brændende bygning,

kan det være mere effektivt

at bruge en gruppe af billige robotter

som udveksler minimal information,

og det er sådan myrer gør det.

Den invasive argentinske myre

laver udvidbare søgenetværk.

De er gode til at løse hovedproblemet

i kollektiv søgning,

som er valget mellem

at søge meget grundigt

eller dække et stort område.

Det de gør er

at når mange myrer er tilstede i et lille område

kan hver af dem søge grundigt

fordi der vil være en anden myre i nærheden

som søger der

men når der er få myrer

på et stort område

må de strække deres stier

for at dække et større område.

Jeg tror de bruger kommunikation til at måle tæthed,

så når der er trængsel

mødes de oftere

og de kan søge grundigere.

Forskellige myrearter må bruge forskellige algoritmer,

fordi de har udviklet sig til at bruge

forskellige ressourcer,

og det kunne være nyttigt at vide mere

så vi har fornylig spurgt myrerne

om at løse det kollektive søgeproblem

i det ekstreme miljø

af mikrogravitation

i Den Internationale Rumstation.

Da jeg først så dette billede tænkte jeg

åh nej, de har monteret habitatet lodret,

men så kom jeg på at det er ligegyldigt.

Ideen er at myrerne

må arbejde så hårdt for at holde sig fast

til væggen eller gulvet eller hvad man kalder det

at de vil kommunikere mindre,

så sammenhængen mellem

hvor meget trængsel der er og hvor ofte de mødes

vil blive forstyrret.

Vi analyserer stadig data.

Jeg har ikke resultaterne endnu.

Men det ville være interessant at vide

hvordan andre arter løser dette problem

i andre miljøer på Jorden,

så vi er ved at starte et program

som skal få børn rundt om i verden

til at eksperimentere med forskellige arter.

Det er meget simpelt.

Det kan gøres med billige materialer.

På den måde kan vi lave et globalt kort

over myrers kollektive søgealgoritmer.

Og jeg tror at de invasive arter,

dem som kommer ind i vores huse,

vil være rigtig gode til dette

for de er i køkkenet

fordi de er gode til at finde mad og vand.

Den kendteste ressource for myrer

er en picknick,

og det er en koncentreret ressource.

Hvor der er et stykke frugt

er der sandsynligvis mere frugt i nærheden.

Myrer som specialiserer sig i koncentrerede ressourcer

bruger kommunikation til rekruttering.

Når en myre møder en anden,

eller støder på et kemisk spor

lagt på jorden af en anden myre,

så ændrer den retning og følger

i samme retning

og på den måde får du en sti af myrer

som spiser din picknick.

Dette er et område hvor jeg tror

vi kan lære noget af myrerne om kræft.

For det første er det klart at vi kan

gøre meget for at forhindre kræft

ved at forbyde folk at sprede sig

eller sælge de giftstoffer som fremmer

udviklingen af kræft i kroppen,

men det tror jeg ikke myrerne kan hjælpe os med

fordi myrer aldrig forgifter deres egne samfund.

Men vi kan måske lære noget af myrer

om behandling af kræft.

Der er mange slags kræft.

Hver af dem opstår i en bestemt del af kroppen

og nogle kræfttyper vil så sprede sig

og metastaser etablerer sig i andre væv

hvor de må skaffe de ressourcer de behøver.

Hvis vi tænker os

de tidlige metastatiske kræftceller

når de er ude og leder efter

de ressourcer de behøver,

og hvis disse ressourcer findes i klynger,

så vil de måske bruge kommunikation til rekruttering,

og hvis vi finder ud af hvordan kræftceller rekrutterer

kunne vi måske sætte fælder

for at fange dem før de etablerer sig.

Så myrer bruger kommunikation på mange måder

i mange slags miljøer

og vi kunne lære noget af dette

om andre systemer som virker

uden en central kontrol.

Kun ved hjælp af simpel kommunikation

har myresamfund udført

utrolige ting i mere end 130 millioner år.

Vi har meget at lære af dem.

Tak.

(Applaus)