TEK BİR KARINCA FEROMON DAMLASINA İLK BAKIŞ

Bir Lasius niger karıncası yiyecek bulduğunda yuvasına döner ve arkasında bir koku izi bırakır. Karnını yere indirir ve minik feromon damlacıkları bırakır: yuva arkadaşlarını kaynağa götüren kimyasal bir mesaj. Bu tür izler daha 1779’da tarif edilmişti. Kendiliğinden düzenlenmenin (self-organisation) ders kitabı örneği hâline geldiler ve bütün bir bilgisayar yöntemleri ailesine, karınca kolonisi optimizasyonu algoritmalarına ilham verdiler.

Kimsenin görmediği damla

Yine de izin temel birimi hiç gözlemlenmemişti. Araştırmacılar bir izin gücünü karınca trafiğinden ya da bırakma davranışından çıkarıyor ve her damlanın aynı olduğunu varsayıyor. Bir bırakıntının hacmi, ne kadar hızlı buharlaştığı, doğal bir izin gerçek derişimi: hepsi bilinmiyordu. Bir damlanın büyük kısmını oluşturan çözücü bile hiç tanımlanmamıştı.

Laure-Anne Poissonnier, Pierre Bon ve XLIM enstitüsündeki (CNRS ve Limoges Üniversitesi) meslektaşları bu damlaları doğrudan görmeye koyuldu.

Bir damlayı ışıkla tartmak

Lasius niger karıncaları, 2020’de Toulouse’da toplanan bir kraliçenin kurduğu bir koloniden geliyordu. Birkaç gün aç bırakılan işçiler, 57 milimetre uzunluğunda, öbür ucunda şekerli su bulunan asılı bir cam köprüye salındı.

Bırakıntılar saydam olduğu için ekip kantitatif faz görüntüleme (quantitative phase imaging) kullandı: saydam bir cismin içinden geçen ışığı ne kadar geciktirdiğini ölçen interferometrik bir teknik. Bir kırılma indisi varsayıldığında bu gecikme yerel kalınlığı yaklaşık %20 hassasiyetle verir. Boya yok, temas yok. İlk kamera köprünün sabit bir bölümünü saniyede 250 kareye kadar filme aldı; ardından motorlu tablalı bir mikroskop bütün köprüyü taradı.

Kaybolan bir sıvı, kalıcı bir katı

İlk damlalar canlı olarak, karından çıkarken yakalandı. Sıvıydılar. Biri yaklaşık 120 milisaniyede 0,4 pikolitreden 0,15 pikolitreye indi. Dört kat büyük bir başkası, 11 saniyelik bir zaman sabitiyle 1,7 pikolitreden 0,4 pikolitreye indi. Bir pikolitre, bir litrenin trilyonda biridir.

Geriye kalan, yaklaşık 80 mikrometre genişliğinde ve yalnızca onlarca ila yüzlerce nanometre kalınlığında yassı bir katı lekedir. Mikroskop altında bir saatten uzun süre izlenen böyle bir leke, 63 dakikalık bir zaman sabitiyle hacminin yaklaşık %10’unu yavaşça kaybetti; bu, Lasius niger izlerinin etkin kaldığı bilinen süreye yakın. 24 saat sonra hâlâ bir katı kalıntı vardı.

Yazarlar bunu üç bileşen olarak yorumluyor:

damlanın büyük kısmını oluşturan ve saniyeler içinde buharlaşan bir çözücü; izi sonradan toplayan olağan kimyasal analizlerin gözünden kaçan;
yavaşça süblimleşen, yani doğrudan gaza dönüşen bir katı. Bu karıncaların iz takip etmesini sağladığı bilinen bir molekül olan izokumarini öneriyorlar;
tutucu bir matris işlevi görüp kokuyu yerinde tutabilecek kararlı bir kalıntı.

Bir bırakıntıdaki süblimleşen maddenin tamamı izokumarin ise bu, yaklaşık 26 pikogram, yani havaya salınan 110 milyar molekül eder.

Karıncayı izlemek yetmiyor

Araştırmacılar damlaları genellikle karnın karakteristik bükülmesini gözleyerek sayar. Ekip karıncaları üstten ve yandan filme aldı, ardından köprüyü taradı. Temsilî bir karıncada 7 bırakma duruşu görüldü: 6’sı gerçek bir bırakıntıya karşılık geldi, biri daha yüksek duyarlılıkla arandığında bile hiçbir şeye karşılık gelmedi. Davranış yararlı ama kusurlu bir göstergedir.

Birbirinin aynı iki damla yok

Sonra en büyük sürpriz geldi. Beş karınca boyunca bırakıntılar şekil, alan ve hacim bakımından farklıydı:

medyan alan: 4.300 mikrometrekare, on katlık değişimle;
medyan hacim: 0,68 pikolitre, 0,2’nin altından 4’ün üstüne — 20 kattan fazla;
karıncanın karnını nasıl sürüdüğüne göre yuvarlak ya da armut biçimli.

Bir istatistiksel model değişimin yaklaşık %90’ını bireysel karıncalar arasındaki farklara bağladı. Bırakıntıların özdeş olduğu yaygın varsayımı, en azından bu türde, yanlış.

İz uzmanları mı?

Bu bireysel farklar zaman içinde kalıcıysa, bazı işçiler iz oluşturmada orantısız büyük bir rol oynuyor olabilir. Yazarlar ölçülen bu değerleri kolektif davranış modellerine ve optimizasyon algoritmalarına aktarmak, bir karıncanın algılayabildiği en küçük miktarı da bulmak istiyor. Saf biyolojinin ötesinde pratik önemine dikkat çekiyorlar: istilacı karıncalara karşı yemler izlerin yönlendirdiği toplanmadan yararlanıyor ve feromonlar tarımda pestisitlere hedefli alternatifler olarak giderek daha çok kullanılıyor.