मुंग्यांच्या फेरोमोनच्या एका थेंबाचे पहिले दर्शन

Lasius niger जातीच्या मुंगीला अन्न सापडले की ती घराकडे परत निघते आणि मागे गंधाचा मार्ग सोडत जाते. ती आपले उदर जमिनीला टेकवते आणि फेरोमोनचे बारीक थेंब ठेवते. फेरोमोन हा एक रासायनिक संदेश आहे, जो घरट्यातल्या सोबत्यांना अन्नाच्या ठिकाणापर्यंत घेऊन जातो. अशा मार्गांचे वर्णन 1779 मध्येच झाले होते. ते आता स्व-संघटनाचे (self-organisation) पाठ्यपुस्तकी उदाहरण बनले आहेत आणि त्यांनी मुंगी वसाहत इष्टतमीकरण अल्गोरिदम्स (ant colony optimisation) या संगणकीय पद्धतींच्या संपूर्ण कुटुंबाला प्रेरणा दिली आहे.

कुणीही न पाहिलेला थेंब

तरीही मार्गाचे मूलभूत एकक कधीच निरीक्षिले गेले नव्हते. संशोधक मार्ग किती प्रबळ आहे याचा अंदाज मुंग्यांच्या वर्दळीवरून किंवा थेंब टाकण्याच्या वर्तनावरून बांधतात, आणि प्रत्येक थेंब सारखाच असतो असे गृहीत धरतात. एका थेंबाचे आकारमान, तो किती वेगाने बाष्पीभवन पावतो, नैसर्गिक मार्गातली खरी संहती: सगळे अज्ञात होते. थेंबाचा बहुतेक भाग ज्या द्रावकाने बनलेला असतो, ते द्रावकसुद्धा कधी ओळखले गेले नव्हते.

XLIM संस्थेतील (CNRS आणि लिमोज विद्यापीठ) लॉर-ॲन पॉयसोनिए, पिएर बॉन आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी हे थेंब थेट पाहण्याचे ठरवले.

प्रकाशाने थेंबाचे मोजमाप

या Lasius niger मुंग्या 2020 मध्ये तुलूझमध्ये गोळा केलेल्या एका राणीने स्थापन केलेल्या वसाहतीतल्या होत्या. काही दिवस अन्नाशिवाय ठेवल्यानंतर कामकरी मुंग्यांना 57 मिलिमीटर लांबीच्या लटकत्या काचेच्या पुलावर सोडण्यात आले. पुलाच्या दुसऱ्या टोकाला साखरेचे पाणी होते.

थेंब पारदर्शक असल्यामुळे संघाने परिमाणात्मक फेज इमेजिंग (quantitative phase imaging) वापरले. हे एक व्यतिकरणमितीय तंत्र आहे, जे पारदर्शक वस्तूमधून जाणाऱ्या प्रकाशाला ती वस्तू किती उशीर करते ते मोजते. अपवर्तनांक गृहीत धरल्यास तो उशीर स्थानिक जाडी सुमारे 20% अचूकतेने देतो. ना रंग, ना स्पर्श. पहिल्या कॅमेऱ्याने पुलाचा एक ठरावीक भाग प्रति सेकंद 250 प्रतिमांपर्यंत वेगाने चित्रित केला; त्यानंतर मोटरचलित मंच असलेल्या सूक्ष्मदर्शकाने संपूर्ण पूल स्कॅन केला.

नाहीसा होणारा द्रव, रेंगाळणारा घन

पहिले थेंब उदरातून बाहेर पडत असतानाच, जिवंत टिपले गेले. ते द्रवरूप होते. एक थेंब सुमारे 120 मिलिसेकंदांत 0.4 पिकोलिटरवरून 0.15 पिकोलिटरवर आला. चारपट मोठा असलेला दुसरा थेंब 11 सेकंदांच्या कालस्थिरांकाने 1.7 वरून 0.4 पिकोलिटरवर आला. एक पिकोलिटर म्हणजे एका लिटरचा एक लाख कोटीवा भाग.

मागे सुमारे 80 मायक्रोमीटर रुंद आणि फक्त काही दहा ते काहीशे नॅनोमीटर जाड असा एक सपाट घन ठिपका उरतो. असा एक ठिपका सूक्ष्मदर्शकाखाली एका तासाहून अधिक काळ पाहिला असता, त्याचे आकारमान 63 मिनिटांच्या कालस्थिरांकाने हळूहळू सुमारे 10% कमी झाले — Lasius niger चे मार्ग जितका काळ सक्रिय राहतात म्हणून ज्ञात आहे, त्याच्या जवळपास. 24 तासांनंतरही एक घन अवशेष तिथे होता.

लेखक याचा अर्थ तीन घटकांच्या रूपात लावतात:

एक द्रावक, जे थेंबाचा बहुतेक भाग बनवते आणि काही सेकंदांत बाष्पीभवन पावते — नंतर मार्ग गोळा करणाऱ्या नेहमीच्या रासायनिक विश्लेषणांतून ते सुटून जाते;
एक घन पदार्थ जो हळूहळू ऊर्ध्वपातन पावतो, म्हणजे थेट वायूत रूपांतरित होतो. त्यांच्या मते हा आयसोकौमारिन असू शकतो — या मुंग्यांना मार्गाचा माग काढायला लावणारा म्हणून ज्ञात असलेला रेणू;
एक स्थिर अवशेष, जो धरून ठेवणाऱ्या आधारद्रव्यासारखे (matrix) काम करून गंध जागीच टिकवून ठेवत असावा.

एका थेंबातला सर्व ऊर्ध्वपातित पदार्थ आयसोकौमारिन असेल, तर तो सुमारे 26 पिकोग्रॅम, म्हणजे हवेत सोडलेले 110 अब्ज रेणू इतका भरतो.

मुंगीकडे पाहणे पुरेसे नाही

संशोधक सहसा उदराच्या वैशिष्ट्यपूर्ण वाकण्याकडे लक्ष ठेवून थेंब मोजतात. संघाने मुंग्यांचे वरून आणि बाजूने चित्रीकरण केले आणि नंतर पूल स्कॅन केला. एका प्रातिनिधिक मुंगीमध्ये थेंब टाकण्याच्या 7 मुद्रा दिसल्या: त्यापैकी 6 खऱ्या थेंबाशी जुळल्या, तर एक कशाशीच जुळली नाही, अधिक संवेदनशीलतेने शोधले तरीही. वर्तन हा उपयुक्त पण अपूर्ण निर्देशक आहे.

कोणतेही दोन थेंब सारखे नाहीत

मग आले सर्वात मोठे आश्चर्य. पाच मुंग्यांमध्ये थेंबांचा आकार, क्षेत्रफळ आणि आकारमान वेगवेगळे होते:

मध्यक क्षेत्रफळ: 4,300 चौरस मायक्रोमीटर, दहापट फरकासह;
मध्यक आकारमान: 0.68 पिकोलिटर, 0.2 पेक्षा कमी ते 4 पेक्षा जास्त — 20 पटींहून अधिक;
मुंगीने आपले उदर कसे ओढले यानुसार गोल किंवा नासपतीच्या आकाराचे.

एका सांख्यिकीय प्रतिमानाने या फरकापैकी सुमारे 90% फरक वैयक्तिक मुंग्यांमधल्या भेदांना दिला. सर्व थेंब सारखे असतात हे सर्वसाधारण गृहीतक चुकीचे आहे, निदान या जातीत तरी.

मार्ग-तज्ज्ञ?

हे वैयक्तिक भेद काळानुसार स्थिर राहत असतील, तर काही कामकरी मुंग्या मार्ग बांधण्यात असाधारण मोठी भूमिका बजावत असू शकतात. ही मोजलेली मूल्ये सामूहिक वर्तनाच्या प्रतिमानांमध्ये आणि इष्टतमीकरण अल्गोरिदम्समध्ये वापरण्याची, तसेच मुंगी ओळखू शकेल अशी सर्वात कमी मात्रा शोधण्याची लेखकांची इच्छा आहे. शुद्ध जीवशास्त्राच्या पलीकडे ते व्यावहारिक महत्त्वाकडेही निर्देश करतात: आक्रमक मुंग्यांविरुद्धची आमिषे मार्गांमुळे घडणाऱ्या भरतीचा फायदा घेतात, आणि शेतीत कीटकनाशकांना लक्ष्यित पर्याय म्हणून फेरोमोन्सचा वापर वाढत आहे.