螞蟻倒走也能回家

每一天，被稱為西班牙沙漠蟻的紅色小昆蟲都會從巢穴中出來“溜達”幾次，尋找食物。當發現像種子或麵包屑這樣的小零食時，它們可以把食物叼在嘴裡帶回家。但當遇到一頓大餐，比如一隻死蟋蟀或一塊爆米花，這些螞蟻常常不得不拖著食物，倒著走回巢穴。

科學家過去認為，昆蟲需要從前方看到一些東西，才能識別出熟悉的位置。現在，一個研究小組發現，螞蟻使用多種方法來尋找自己的路，即使在後退時，它們也能識別熟悉的風景。對於這樣的小昆蟲來說，這是一種高度複雜的視覺。

 “這些是很好的行為實驗。”研究螞蟻移動行為的德國維爾茨堡大學神經行為學家Pauline Fleischmann評價說，“當你目睹螞蟻如何在自然棲息地中‘導航’，你會對它們的技能印象深刻。”她並未參與此項研究。

在向前移動時，西班牙沙漠蟻採用了一種叫做“路徑整合”的策略:它們會記住自己走過的彎路及其與巢穴的距離，並以此計算出回家的最快線路。這些螞蟻也依靠太陽的角度來確定方位，它們會環顧周圍的風景，記住一些可以幫助自己返程的地標。 

但是，當它們後退時如何知道自己要去哪裡，就不清楚了。有時，螞蟻會扔下食物，回頭看看前面的路——這種行為叫做“偷看”；然後再撿起食物艱難地往回走。“我們想弄清楚它們在倒著走時，是否能在視覺上辨認出什麼。”法國圖盧茲第三大學動物行為學家Sebastian Schwarz說。 

Schwarz及其同事選擇了一些螞蟻，這些螞蟻已經從它們在沙漠中的巢穴中走到餵食器處，所以它們知道自己在哪裡（已經生成了路徑整合信息）。科學家還從巢穴外選擇了一些打盹的螞蟻，這些螞蟻認為自己在家。科學家將這些螞蟻放置在距巢穴有一定距離的地方，並提供了一塊螞蟻喜歡的大餅乾屑。 

在螞蟻將餅乾拖回巢穴時，研究人員通過在路徑邊添加黑色塑料袋和防水布來模仿奇怪的山脈，從而改變其路徑上的風景。當面對新地標時，螞蟻在8米長的道路上走了3.2米后就“偷看”了，而在熟悉的道路上，螞蟻可以走近6米而不回頭。

觀察結果顯示，西班牙螞蟻在後退的過程中會觀察周圍的環境，以此來導航並決定什麼時候“偷看”。 

研究人員在12月的預印伺服器bioRxiv上報告說，正如預期的那樣，無論環境如何，那些已經知道自己在哪裡的螞蟻表現得更好——它們可以在移動更長距離后再回頭看，它們的更多夥伴把餅乾帶回了家。

一些“笨”螞蟻迷路了,但令人驚訝的是,別的螞蟻能夠找到回家的路,即使它們之前沒有使用路徑集成跟蹤它們行走的位置。這意味著螞蟻一定使用了對周圍環境的視覺記憶，可能還使用了太陽的角度。 

螞蟻的眼睛有很寬的視角——有近360度的視野，而人類不轉頭時，只能看到它們視野的1/3。Schwarz說，當螞蟻離開巢穴時，它們很可能會從身旁和身後獲取信息，然後在拖拽食物時利用這些信息“導航”。

在分析了這些螞蟻的行為後，Schwarz建立了一個模型，顯示了依靠視覺環境和其他信息來源（如太陽的角度或它們內部的步距計數器）“導航”回家的情況。

Fleischmann說， 儘管還有更多關於螞蟻“導航”的知識需要研究，但這項研究的發現是“令人興奮的”。她同時指出，在這項研究中，螞蟻在筆直的道路上來回行走，因此研究人員的螞蟻導航模型沒有考慮到“在自然條件下，螞蟻可能會朝各個方向行走，並可能靈活地組合不同的視野”。

Schwarz說，未來的實驗將包括用顏料覆蓋一隻螞蟻的眼睛，以觀察它的導航策略是如何變化的。他和合作者還在創建一個小型的“螞蟻電影院”，在那裡，螞蟻在虛擬世界的走步機上行走，以便研究人員更好地操縱場景。未來這個裝置可能會提供更多的關於螞蟻如何吸收周圍視覺環境的信息，從而使研究人員不必花費數小時在沙漠中盯著螞蟻的一舉一動。

相關論文信息：http://dx.doi.org/10.1101/2019.12.16.877704