MTAZAMO WA KWANZA WA TONE MOJA LA FEROMONI YA SISIMIZI

Sisimizi wa spishi Lasius niger anapopata chakula, hurudi nyumbani na kuacha njia ya harufu nyuma yake. Hushusha tumbo lake hadi ardhini na kuweka matone madogo sana ya feromoni, ujumbe wa kikemikali unaowaongoza wenzake wa kiota hadi kwenye chanzo cha chakula. Njia kama hizi zilielezwa mapema kama mwaka 1779. Zimekuwa mfano maarufu wa vitabu vya kiada wa kujipanga kwa hiari (self-organisation) na zimehamasisha familia nzima ya mbinu za kompyuta, algorithimu za uboreshaji kwa kundi la sisimizi (ant colony optimisation).

Tone ambalo hakuna aliyewahi kuliona

Hata hivyo, kipimo cha msingi cha njia kilikuwa hakijawahi kuonekana. Watafiti hukadiria nguvu ya njia kutokana na msongamano wa sisimizi au tabia ya kuweka matone, na hudhani kwamba kila tone ni sawa na jingine. Ujazo wa tone moja, kasi ya kuvukiza kwake, ukolezi halisi wa njia ya asili: yote hayakujulikana. Hata kiyeyusho kinachounda sehemu kubwa ya tone kilikuwa hakijawahi kutambuliwa.

Laure-Anne Poissonnier, Pierre Bon na wenzao katika taasisi ya XLIM (CNRS na Chuo Kikuu cha Limoges) waliamua kuyaona matone haya moja kwa moja.

Kupima tone kwa mwanga

Sisimizi hao wa Lasius niger walitoka katika koloni lililoanzishwa na malkia aliyekusanywa Toulouse mwaka 2020. Baada ya siku chache bila chakula, wafanyakazi waliachiwa kwenye daraja la kioo lililoning’inizwa lenye urefu wa milimita 57, na maji ya sukari upande wa pili.

Matone hayo ni angavu, hivyo timu ilitumia upigaji picha wa awamu kwa vipimo (quantitative phase imaging): mbinu ya mwingiliano wa mawimbi inayopima kiasi ambacho kitu angavu huchelewesha mwanga unaopita ndani yake. Kwa kudhania fahirisi ya mwakisiko, ucheleweshaji huo hutoa unene wa mahali hapo, kwa usahihi wa takriban 20%. Bila rangi, bila kugusa. Kamera ya kwanza ilirekodi sehemu moja isiyobadilika ya daraja kwa kasi ya hadi picha 250 kwa sekunde; kisha hadubini yenye jukwaa linaloendeshwa na mota ilichanganua daraja zima.

Kimiminika kinachotoweka, kigumu kinachobaki

Matone ya kwanza yalinaswa yakiwa hai, wakati yakitoka tumboni. Yalikuwa kimiminika. Tone moja lilipungua kutoka pikolita 0.4 hadi 0.15 ndani ya takriban milisekunde 120. Jingine, kubwa mara nne, lilipungua kutoka pikolita 1.7 hadi 0.4 kwa kipimo-muda (time constant) cha sekunde 11. Pikolita moja ni sehemu moja ya trilioni ya lita.

Kinachobaki ni doa bapa gumu lenye upana wa takriban mikromita 80 na unene wa makumi hadi mamia ya nanomita tu. Doa moja la aina hiyo lilipofuatiliwa kwa hadubini kwa zaidi ya saa moja, lilipoteza polepole takriban 10% ya ujazo wake, kwa kipimo-muda cha dakika 63 — karibu na muda ambao njia za Lasius niger zinajulikana kubaki hai. Mabaki magumu yalikuwa bado pale saa 24 baadaye.

Waandishi wanatafsiri hili kama viungo vitatu:

• kiyeyusho kinachounda sehemu kubwa ya tone na kuvukiza ndani ya sekunde — kinachokosekana katika uchambuzi wa kawaida wa kikemikali, ambao hukusanya njia baadaye;
• kitu kigumu ambacho polepole hunyenyuka, yaani hubadilika moja kwa moja kuwa gesi. Wanapendekeza isocoumarin, molekuli inayojulikana kuwafanya sisimizi hawa wafuate njia;
• mabaki thabiti, ambayo huenda hufanya kazi kama kiunzi cha kushikilia na kuifanya harufu ibaki mahali pake.

Iwapo kitu chote kilichonyenyuka katika tone moja ni isocoumarin, kinafikia takriban pikogramu 26, au molekuli bilioni 110 zinazotolewa hewani.

Kumtazama sisimizi hakutoshi

Kwa kawaida watafiti huhesabu matone kwa kuangalia mkunjo maalum wa tumbo. Timu ilirekodi sisimizi kutoka juu na kutoka ubavuni, kisha ikachanganua daraja. Kwa sisimizi mmoja wa kuwakilisha, mikao 7 ya kuweka matone ilionekana: 6 ililingana na tone halisi, mmoja haukulingana na chochote, hata ulipotafutwa kwa usikivu wa juu zaidi. Tabia ni kiashiria muhimu lakini kisicho kamili.

Hakuna matone mawili yanayofanana

Kisha ikaja mshangao mkubwa zaidi. Katika sisimizi watano, matone yalitofautiana kwa umbo, eneo na ujazo:

• eneo la wastani wa kati: mikromita za mraba 4,300, na tofauti ya mara kumi;
• ujazo wa wastani wa kati: pikolita 0.68, kuanzia chini ya 0.2 hadi zaidi ya 4 — zaidi ya mara 20;
• duara au umbo la pea, kutegemea jinsi sisimizi alivyoburuta tumbo lake.

Modeli ya kitakwimu ilihusisha takriban 90% ya tofauti na tofauti kati ya sisimizi mmoja mmoja. Dhana ya kawaida kwamba matone yote ni sawa si sahihi, angalau kwa spishi hii.

Wataalamu wa njia?

Iwapo tofauti hizi za kibinafsi ni thabiti kwa muda, baadhi ya wafanyakazi huenda wana nafasi kubwa isivyo kawaida katika kujenga njia. Waandishi wanataka kuingiza thamani hizi zilizopimwa katika modeli za tabia ya pamoja na algorithimu za uboreshaji, na kugundua kiasi kidogo kabisa ambacho sisimizi anaweza kukihisi. Zaidi ya biolojia tupu, wanaashiria manufaa ya kivitendo: chambo dhidi ya sisimizi vamizi hutumia uandikishaji unaosababishwa na njia, na feromoni zinazidi kutumika katika kilimo kama mbadala unaolenga shabaha badala ya viuatilifu.