Wissenschaftler haben einen kleinen Roboter entwickelt, um zu verstehen, wie Ameisen sich gegenseitig etwas beibringen.
Das Team baute den Roboter, um das Verhalten von Felsenameisen nachzuahmen, die Einzelunterricht verwenden, bei dem eine Ameise, die ein viel besseres neues Nest entdeckt hat, einem anderen Individuum den Weg dorthin beibringen kann.
Die Ergebnisse, veröffentlicht in der Zeitschrift für experimentelle Biologie bestätigen heute, dass die meisten wichtigen Elemente des Lehrens in diesen Ameisen jetzt verstanden werden, weil die Lehrameise durch eine Maschine ersetzt werden kann.
Der Schlüssel zu diesem Lernprozess ist das Tandemlaufen, bei dem eine Ameise eine andere Ameise buchstäblich ganz langsam entlang einer Route zum neuen Nest führt. Die Schülerameise lernt die Route so gut, dass sie selbstständig nach Hause findet und dann mit einer anderen Ameise einen Tandemlauf zum neuen Nest führt und so weiter.
Prof. Nigel Franks von der Bristol School of Biological Sciences sagte: „Unterrichten ist in unserem eigenen Leben so wichtig, dass wir viel Zeit damit verbringen, entweder andere zu unterrichten oder uns selbst etwas beizubringen. Menschentiere. Und tatsächlich war der erste Fall, in dem das Lehren bei einem anderen Tier rigoros demonstriert wurde, bei einer Ameise.“ Das Team wollte feststellen, was bei einem solchen Unterricht notwendig und ausreichend ist. Wenn sie einen Roboter bauen könnten, der den Lehrer erfolgreich ersetzt, sollte dies zeigen, dass sie alle wesentlichen Elemente in diesem Prozess weitgehend verstanden haben.
Die Forscher bauten eine große Arena, sodass zwischen dem alten Nest der Ameisen, das bewusst von geringer Qualität war, und einem neuen, viel besseren Nest, zu dem die Ameisen von einem Roboter geführt werden konnten, ein beträchtlicher Abstand bestand. Oben auf der Arena wurde ein Gerüst platziert, das sich mit einem daran befestigten kleinen Gleitroboter hin und her bewegte, sodass die Wissenschaftler den Roboter anweisen konnten, sich entweder entlang gerader oder wellenförmiger Strecken zu bewegen. Attraktive Duftdrüsen einer Arbeiterameise wurden am Roboter befestigt, um ihm die Pheromone eines Ameisenlehrers zu verleihen.
Prof. Franks erklärt: „Wir haben darauf gewartet, dass eine Ameise das alte Nest verlässt, und den mit attraktiven Pheromonen geschmückten Roboterstift direkt davor platziert schön gewunden. Wir mussten zulassen, dass der Roboter auf seiner Reise von uns unterbrochen wurde, damit wir warten konnten, bis die folgende Ameise aufholte, nachdem sie sich umgesehen hatte, um Orientierungspunkte zu lernen.“
„Als die Verfolger-Ameise vom Roboter zum neuen Nest geführt worden war, erlaubten wir ihr, das neue Nest zu untersuchen und dann, in ihrer eigenen Zeit, ihre Heimreise anzutreten. Wir benutzten dann das Portal automatisch, um den Weg der zu verfolgen zurückkehrende Ameise.“
Das Team stellte fest, dass der Roboter dem Ameisenlehrling die Route tatsächlich erfolgreich beigebracht hatte. Die Ameisen kannten den Weg zurück zum alten Nest, egal ob sie einen gewundenen oder einen geraden Weg genommen hatten.
Prof. Franks erklärte: „Ein gerader Weg könnte schneller sein, aber ein gewundener Weg würde mehr Zeit bieten, in der die folgende Ameise Orientierungspunkte besser lernen könnte, damit sie ihren Weg nach Hause so effizient finden könnte, als wäre sie auf einem geraden Weg gewesen.“
„Entscheidend war, dass wir die Leistung der Ameisen, die der Roboter beigebracht hatte, mit denen vergleichen konnten, die wir zum neuen Nestplatz getragen hatten und die keine Gelegenheit hatten, die Route zu lernen. Die beigebrachten Ameisen fanden ihren Weg nach Hause viel schneller und erfolgreich.“
Die Experimente wurden von dem Studenten Jacob Podesta durchgeführt, der jetzt ein Ph.D. Student in York, und Edward Jarvis, der auch Master-Student am Labor von Professor Nigel Franks war. Die Gantry-Programmierung wurde von Dr. Alan Worley durchgeführt und alle statistischen Analysen wurden von Dr. Ana Sendova-Franks durchgeführt.
Ihre Herangehensweise soll es ermöglichen, weiter genau zu hinterfragen, worauf es bei erfolgreicher Lehre ankommt.
Roboterkommunikation mit Ameisen, Zeitschrift für experimentelle Biologie (2022). journals.biologists.com/jeb/article-lookup/doi/ DOI: 10.1242/jeb.244106