I study ants, and that's because I like to think about how organizations work. And in particular, how the simple parts of organizations interact to create the behavior of the whole organization. So, ant colonies are a good example of an organization like that, and there are many others. The web is one. There are many biological systems like that -- brains, cells, developing embryos.
Yo estudio a las hormigas porque me gusta pensar cómo funcionan las organizaciones. Particularmente, como las partes simples de la organización interactúan y crean el comportamiento de toda la organización. Y… las colonias de hormigas son un buen ejemplo de una organización como esa, pero hay muchas otras. La web es una. Existen muchos sistemas biológicos como ese: cerébros, células, embriones en desarrollo.
There are about 10,000 species of ants. They all live in colonies consisting of one or a few queens, and then all the ants you see walking around are sterile female workers. And all ant colonies have in common that there's no central control. Nobody tells anybody what to do. The queen just lays the eggs. There's no management. No ant directs the behavior of any other ant. And I try to figure out how that works. And I've been working for the past 20 years on a population of seed-eating ants in southeastern Arizona.
Hay alrededor de 10.000 especies de hormigas. Todas viven en colonias de una o unas pocas reinas, Y por eso todas las hormigas que ven caminando por ahí son trabajadoras hembras estériles. Y todas las colonias de hormigas tienen en común que no hay un centro de control. Nadie le dice al otro que hacer. La reina solo pone los huevos. No hay administración. Ninguna hormiga dirige el comportamiento de otra hormiga. Y trato de entender como eso funciona. Y he estado trabajando los últimos 20 años en una población de hormigas “come-semillas” en el sudeste de Arizona.
Here's my study site. This is really a picture of ants, and the rabbit just happens to be there. And these ants are called harvester ants because they eat seeds. This is the nest of the mature colony, and there's the nest entrance. And they forage maybe for about 20 meters away, gather up the seeds and bring them back to the nest, and store them. And every year I go there and make a map of my study site. This is just a road. And it's not very big: it's about 250 meters on one side, 400 on the other. And every colony has a name, which is a number, which is painted on a rock. And I go there every year and look for all the colonies that were alive the year before, and figure out which ones have died, and put all the new ones on the map. And by doing this I know how old they all are. And because of that, I've been able to study how their behavior changes as the colony gets older and larger.
Este es mi lugar de estudio. En realidad es una foto de hormigas, y el conejo solo está ahí por casualidad. Y estas hormigas se llaman “cosechadoras” por que se alimentan de semillas. Este es el nido de una colonia madura, y allí está la entrada al nido. Y juntan el forraje de alrededor de 20 metros. juntan las semillas, las cargan hasta el nido, y las almacenan. Todos los años voy ahí y hago un mapa de mi lugar de estudio. Este es solo un camino. No muy grande, tiene cerca de 250 metros de un lado y 400 del otro. Y todas las colonias tienen un nombre, que es un número. Que está pintado en una piedra. Y voy allá cada año y busco todas las colonias que estaban vivas un año antes, y descifro cuales han muerto, y pongo las nuevas en el mapa. Y mediante esto determino la edad de todas ellas. Y por lo mismo he podido estudiar cómo cambia su comportamiento a medida que la colonia crece y envejece.
So I want to tell you about the life cycle of a colony. Ants never make more ants; colonies make more colonies. And they do that by each year sending out the reproductives -- those are the ones with wings -- on a mating flight. So every year, on the same day -- and it's a mystery exactly how that happens -- each colony sends out its virgin, unmated queens with wings, and the males, and they all fly to a common place. And they mate. And this shows a recently virgin queen. Here's her wings. And she's in the process of mating with this male, and there's another male on top waiting his turn. Often the queens mate more than once. And after that, the males all die. That's it for them.
Entonces quiero contarles sobre el ciclo de vida de las colonias. Las hormigas nunca hacen más hormigas, las colonias hacen más colonias. Y lo hacen todos los años enviando a sus reproductoras --aquellas con alas-- a un vuelo de apareamiento. Cada año, en el mismo día -- es un misterio exactamente como esto ocurre-- cada colonia envía a sus vírgenes, reinas no apareadas con alas y a los machos, y todos vuelan a un lugar común. Y se aparean. Y esto muestra una reina “recientemente” virgen. Aquí están sus alas. Y ella está en proceso de aparearse con este macho, y hay otro macho arriba esperando su turno. A menudo las reinas se aparean más de una vez. Y después de esto, todos los machos mueren. Eso es todo para ellos!
(Laughter)
(Risas)
And then the newly mated queens fly off somewhere, drop their wings, dig a hole and go into that hole and start laying eggs. And they will live for 15 or 20 years, continuing to lay eggs using the sperm from that original mating. So the queen goes down in there. She lays eggs, she feeds the larvae -- so an ant starts as an egg, then it's a larva. She feeds the larvae by regurgitating from her fat reserves. Then, as soon as the ants -- the first group of ants -- emerge, they're larvae. Then they're pupae. Then they come out as adult ants. They go out, they get the food, they dig the nest, and the queen never comes out again.
Y luego las recién apareadas reinas vuelan a algún lugar, dejan sus alas, cavan un hoyo y entran a poner sus huevos. Y van a vivir por 15 o 20 años, poniendo huevos usando el esperma del apareamiento original. Y la reina se interna ahí abajo. Ella pone los huevos, alimenta las larvas --una hormiga empieza como huevo, luego se convierte en larva-- ella alimenta las larvas regurgitando sus reservas de grasa. Luego, tan pronto como las hormigas -- el primer grupo de hormigas-- emerge, son larvas. Luego son crisálidas. Luego como hormigas adultas salen, buscan comida, y cavan su nido, y la reina nunca vuelve a salir.
So this is a one-year-old colony -- this happens to be 536. There's the nest entrance, there's a pencil for scale. So this is the colony founded by a queen the previous summer. This is a three-year-old colony. There's the nest entrance, there's a pencil for scale. They make a midden, a pile of refuse -- mostly the husks of the seeds that they eat. This is a five-year-old colony. This is the nest entrance, here's a pencil for scale. This is about as big as they get, about a meter across. And then this is how colony size and numbers of worker ants changes -- so this is about 10,000 worker ants -- changes as a function of colony age, in years. So it starts out with zero ants, just the founding queen, and it grows to a size of about 10 or 12 thousand ants when the colony is five. And it stays that size until the queen dies and there's nobody to make more ants, when she's about 15 or 20 years old. And it's when they reach this stable size, in numbers of ants, that they start to reproduce. That is, to send more winged queens and males to that year's mating flight. And I know how colony size changes as a function of colony age because I've dug up colonies of known age and counted all the ants. (Laughter) So that's not the most fun part of this research, although it's interesting.
Entonces esta es una colonia de un año -- resulta ser la 536. Allí está la entrada al nido, hay un lápiz de referencia. Esta es una colonia fundada por una reina el verano pasado. Esta es una colonia de tres años. Allí está la entrada al nido, hay un lápiz de referencia. Montan un “conchal”, un montículo de residuos -- en su mayor parte son cáscaras de semillas con las que se alimentan. Esta es una colonia de cinco años. Esta es la entrada al nido, hay un lápiz de referencia. Este es más o menos el tamaño que alcanza, un metro de largo aproximadamente. Y aqui vemos como el tamaño de la colonia y el número de hormigas trabajadoras cambia -- estas son alrededor de 10.000 hormigas trabajadoras -- cambia en función a la edad de la colonia, en años. Empieza con cero hormigas, tan solo la reina fundadora, y crece a un tamaño de 10 o 12 mil hormigas cuando la colonia tiene cinco años. Y se mantiene de este tamaño hasta que la reina muere y ya no hay quien haga más hormigas, cuando ella tiene alrededor de 15 o 20 años. Es cuando alcanzan este tamaño estable, en número de hormigas, que se empiezan a reproducir. Es decir, a enviar más reinas con alas y machos al vuelo anual de apareamiento. Yo sé como varía el tamaño de la colonia en función a su edad, porque he cavado colonias y contado las hormigas. Y esa claramente no es la parte más divertida de esta investigación, aunque es interesante.
(Laughter)
(Risas)
Really the question that I think about with these ants is what I call task allocation. That's not just how is the colony organized, but how does it change what it's doing? How is it that the colony manages to adjust the numbers of workers performing each task as conditions change? So, things happen to an ant colony. When it rains in the summer, it floods in the desert. There's a lot of damage to the nest, and extra ants are needed to clean up that mess. When extra food becomes available -- and this is what everybody knows about picnics -- then extra ants are allocated to collect the food. So, with nobody telling anybody what to do, how is it that the colony manages to adjust the numbers of workers performing each task? And that's the process that I call task allocation.
Realmente la pregunta que me surge cuando pienso en estas hormigas es lo que llamo “asignación de tareas”. Eso no es solo como la colonia se organiza, sino también cómo cambia lo que está haciendo? ¿Cómo es que la colonia consigue ajustar el número de trabajadores ejecutando cada tarea, a medida que cambian las condiciones? Entonces, le ocurren cosas a una colonia de hormigas. Cuando llueve en el verano, el desierto se inunda. Hay muchos daños en el nido, y una cantidad extra de hormigas es necesaria para limpiar ese desorden. Cuando repentinamente hay más alimento disponible -- y esto es lo que todos saben sobre picnics -- entonces una cantidad extra de hormigas son asignadas para recolectar el alimento. Entonces, si nadie le dice a nadie que hacer, ¿cómo es que la colonia consigue ajustar el número de trabajadores desempeñando cada tarea? Y ese es el proceso que llamo “asignación de tareas”.
And in harvester ants, I divide the tasks of the ants I see just outside the nest into these four categories: where an ant is foraging, when it's out along the foraging trail, searching for food or bringing food back. The patrollers -- that's supposed to be a magnifying glass -- are an interesting group that go out early in the morning before the foragers are active. They somehow choose the direction that the foragers will go, and by coming back -- just by making it back -- they tell the foragers that it's safe to go out. Then the nest maintenance workers work inside the nest, and I wanted to say that the nests look a lot like Bill Lishman's house. That is, that there are chambers inside, they line the walls of the chambers with moist soil and it dries to a kind of an adobe-like surface in it. It also looks very similar to some of the cave dwellings of the Hopi people that are in that area. And the nest maintenance workers do that inside the nest, and then they come out of the nest carrying bits of dry soil in their mandibles. So you see the nest maintenance workers come out with a bit of sand, put it down, turn around, and go back in. And finally, the midden workers put some kind of territorial chemical in the garbage. So what you see the midden workers doing is making a pile of refuse. On one day, it'll all be here, and then the next day they'll move it over there, and then they'll move it back. So that's what the midden workers do. And these four groups are just the ants outside the nest. So that's only about 25 percent of the colony, and they're the oldest ants.
En las hormigas cosechadoras he dividido las tareas de las hormigas que veo fuera del nido en estas cuatro categorías: en busca de forraje, cuando está en la senda de búsqueda, buscando o trayendo alimento. Las patrulleras -- se supone que eso es una lupa -- son un grupo interesante que sale temprano en la mañana antes de que las forrajeras estén activas. Ellas de alguna manera determinan la dirección que las forrajeras seguirán, y por el hecho de regresar -- solo por el hecho de volver a salvo-- transmiten a las forrajeras que es seguro salir. Y las trabajadoras de mantenimiento del nido trabajan dentro, y quería decir que el nido se parece mucho a la casa de Bill Lishman. Me refiero a que hay recámaras dentro, forran los muros de las recámaras con tierra húmeda que al secar se transforma en una superficie tipo adobe. También es muy similar a algunas de las cuevas usadas como vivienda de los Hopi, residentes de esta zona. Las trabajadoras de mantenimiento hacen esto dentro del nido, y salen del nido transportando trozos de tierra seca en sus mandíbulas. Entonces ven que las trabajadoras de mantenimiento del nido salen con un poco de arena, la dejan, dan la vuelta, y vuelven a entrar. Y finalmente, las trabajadoras de desechos, le ponen algún tipo de químico territorial a los residuos. Entonces lo que las trabajadoras de desechos hacen es formar montículos de residuos. Un día, todo esta aquí, y al día siguiente todo estará en otro lugar, y luego lo moverán nuevamente. Y eso es lo que las trabajadoras de desechos hacen. Y estos cuatro grupos son solo las hormigas de fuera del nido. Eso es solo cerca del 25 por ciento de la colonia, y son las hormigas más viejas.
So, an ant starts out somewhere near the queen. And when we dig up nests we find they're about as deep as the colony is wide, so about a meter deep for the big old nests. And then there's another long tunnel and a chamber, where we often find the queen, after eight hours of hacking away at the rock with pickaxes. I don't think that chamber has evolved because of me and my backhoe and my crew of students with pickaxes, but instead because when there's flooding, occasionally the colony has to go down deep. So there's this whole network of chambers. The queen's in there somewhere; she just lays eggs. There's the larvae, and they consume most of the food. And this is true of most ants -- that the ants you see walking around don't do much eating. They bring it back and feed it to the larvae. When the foragers come in with food, they just drop it into the upper chamber, and other ants come up from below, get the food, bring it back, husk the seeds, and pile them up. There are nest maintenance workers working throughout the nest. And curiously, and interestingly, it looks as though at any time about half the ants in the colony are just doing nothing. So, despite what it says in the Bible, about, you know, "Look to the ant, thou sluggard," in fact, you could think of those ants as reserves. That is to say, if something happened -- and I've never seen anything like this happen, but I've only been looking for 20 years -- if something happened, they might all come out if they were needed. But in fact, mostly they're just hanging around in there.
Entonces, una hormiga empieza su vida cerca de la reina. Y cuando excavamos los nidos, encontramos que son tan profundos como amplias son las colonias, como un metro de profundidad para los grandes nidos viejos. Y luego hay otro túnel largo y una recámara, donde a menudo encontramos a la reina, luego de ocho horas de avanzar penosamente por la roca con piquetas. No creo que la recámara haya evolucionado por mi culpa o la de mi pala o por mi equipo de estudiantes con piquetas, sino porque, cuando hay inundaciones, ocasionalmente toda la colonia debe descender. Entonces vemos toda esta red de recámaras. La reina esta ahí en algún lugar, ella solo pone huevos. Ahí están las larvas, y ellas consumen gran parte del alimento. Y esto es cierto de muchas hormigas -- que las hormigas que vemos merodeando no se alimentan mucho. Ellas tan solo lo acarrean y se lo dan de comer a las larvas. Cuando las forrajeras regresan con los alimentos, lo dejan en la recamara superior, y otras hormigas suben, toman los alimentos, lo llevan abajo, descascaran las semillas, y las amontonan. Hay trabajadoras de mantenimiento del nido trabajando en todos lados. Y curiosamente y de modo interesante, parece que a cualquier hora la mitad de las hormigas de la colonia simplemente no hace nada. Entonces, y a pesar de lo que dice la Biblia, sobre, ya saben, "Mira a la hormiga, tú que eres perezoso”... de hecho, uno puede pensar en esas hormigas como reservas. Es decir, si algo fuera a ocurrir -- y jamás he visto algo así ocurrir, pero solo he buscado durante 20 años -- si algo ocurriese, todas podrían salir si fuese necesario. Pero de hecho, la mayoría esta holgazaneando por ahí.
And I think it's a very interesting question -- what is there about the way the colony is organized that might give some function to a reserve of ants who are doing nothing? And they sort of stand as a buffer in between the ants working deep inside the nest and the ants working outside. And if you mark ants that are working outside, and dig up a colony, you never see them deep down. So what's happening is that the ants work inside the nest when they're younger. They somehow get into this reserve. And then eventually they get recruited to join this exterior workforce. And once they belong to the ants that work outside, they never go back down. Now ants -- most ants, including these, don't see very well. They have eyes, they can distinguish between light and dark, but they mostly work by smell. So just to reinforce that what you might have thought about ant queens isn't true -- you know, even if the queen did have the intelligence to send chemical messages through this whole network of chambers to tell the ants outside what to do, there is no way that such messages could make it in time to see the shifts in the allocation of workers that we actually see outside the nest. So that's one way that we know the queen isn't directing the behavior of the colony.
Y creo que es una pregunta muy interesante -- ¿Que hay sobre la forma en que la colonia se organiza que pueda dar sentido a una reserva de hormigas que no trabajan? ... ellas permanecen en una especie de “reserva” entre las hormigas que trabajan en la profundidad del nido y las hormigas que trabajan fuera del nido. Y si se marcan aquellas hormigas que trabajan fuera del nido, y se excava la colonia, nunca las verán en lo profundo. Entonces lo que ocurre es que las hormigas trabajan dentro del nido cuando son jóvenes. De alguna forma entran en esta “reserva”. Y eventualmente, son reclutadas para unirse a la fuerza de trabajo exterior. Y una vez que pertenecen a las hormigas que trabajan afuera, nunca vuelven a bajar. Ahora, las hormigas -- gran parte de las hormigas, incluyendo estas --, no ven muy bien. Tienen ojos, pueden distinguir entre la luz y la oscuridad, pero normalmente trabajan por medio del olfato. Entonces, solo para reforzar aquello que pudieron haber pensado sobre las hormigas reinas, no es cierto -- ya saben, aun si las reinas tuviesen la inteligencia para enviar mensajes químicos por toda esta red de recámaras para decirles a las hormigas de afuera lo que deben hacer, no hay forma de que estos mensajes lleguen a tiempo para que se observen los cambios en asignación de trabajadoras que en realidad vemos fuera del nido. Entonces, esta es una forma de saber que la reina no está dirigiendo el comportamiento de la colonia.
So when I first set out to work on task allocation, my first question was, "What's the relationship between the ants doing different tasks? Does it matter to the foragers what the nest maintenance workers are doing? Does it matter to the midden workers what the patrollers are doing?" And I was working in the context of a view of ant colonies in which each ant was somehow dedicated to its task from birth and sort of performed independently of the others, knowing its place on the assembly line. And instead I wanted to ask, "How are the different task groups interdependent?"
Así que, cuando empecé a trabajar en la asignación de tareas, mi primera pregunta fue, ¿Cuál es la relación entre las hormigas haciendo diferentes tareas? ¿Le importa a las forrajeras lo que las trabajadoras de mantenimiento de nido están haciendo? ¿Le importa a las trabajadoras de desechos lo que las patrulleras están haciendo? Y yo estaba trabajando en el contexto de la perspectiva de las colonias donde cada hormiga, de alguna manera, se dedica a una tarea desde su nacimiento. y en cierto modo trabaja de forma independiente de las otras, conociendo su lugar en la línea de ensamblaje. Y en cambio yo queria preguntar, ¿Cómo son los diferentes grupos de trabajo interdependientes?
So I did experiments where I changed one thing. So for example, I created more work for the nest maintenance workers by putting out a pile of toothpicks near the nest entrance, early in the morning when the nest maintenance workers are first active. This is what it looks like about 20 minutes later. Here it is about 40 minutes later. And the nest maintenance workers just take all the toothpicks to the outer edge of the nest mound and leave them there. And what I wanted to know was, "OK, here's a situation where extra nest maintenance workers were recruited -- is this going to have any effect on the workers performing other tasks?" Then we repeated all those experiments with the ants marked. So here's some blue nest maintenance workers. And lately we've gotten more sophisticated and we have this three-color system. And we can mark them individually so we know which ant is which. We started out with model airplane paint and then we found these wonderful little Japanese markers, and they work really well. And so just to summarize the result, well it turns out that yes, the different tasks are interdependent. So, if I change the numbers performing one task, it changes the numbers performing another. So for example, if I make a mess that the nest maintenance workers have to clean up, then I see fewer ants out foraging. And this was true for all the pair-wise combinations of tasks.
Entonces hice experimentos donde cambiaba una cosa, por ejemplo, creé más trabajo para las trabajadoras de mantenimiento del nido dejando un montón de palillos de diente cerca de la entrada del nido temprano en la mañana cuando las trabajadoras de mantenimiento empiezan su actividad Esto es como se ve alrededor de 20 minutos después. Aquí está cerca de 40 minutos después. Y las trabajadoras de mantenimiento acarrean los palillos de diente al extremo externo del hormiguero y los dejan allí. Y lo que quería saber era... "OK, esta es una situación donde un número extra de trabajadoras de mantenimiento fueron reclutadas -- ¿Habrá algún efecto sobre las trabajadoras de otras tareas?" Luego repetimos todos esos experimentos con las hormigas marcadas. Entonces aquí hay algunas trabajadoras de mantenimiento azules. Y últimamente nos hemos vuelto más sofisticados y tenemos este sistema de tres colores. Y podemos marcarlas individualmente, y entonces sabemos cual hormiga es cual. Empezamos con pinturas para maquetas de aviones y luego encontramos estos pequeños y fabulosos rotuladores japoneses, que funcionan realmente bien. Solo para resumir los resultados, bueno resulta que si, las diferentes tareas son interdependientes. Entonces, si cambio la cantidad ejecutando una tarea, cambia el número ejecutando otra. Por ejemplo, si hago un desorden que las trabajadoras de mantenimiento deben limpiar, luego observo menos hormigas forrajeras afuera. Y esto resultó cierto para todos los pares de combinaciones de tareas.
And the second result, which was surprising to a lot of people, was that ants actually switch tasks. The same ant doesn't do the same task over and over its whole life. So for example, if I put out extra food, everybody else -- the midden workers stop doing midden work and go get the food, they become foragers. The nest maintenance workers become foragers. The patrollers become foragers. But not every transition is possible. And this shows how it works. Like I just said, if there is more food to collect, the patrollers, the midden workers, the nest maintenance workers will all change to forage. If there's more patrolling to do -- so I created a disturbance, so extra patrollers were needed -- the nest maintenance workers will switch to patrol. But if more nest maintenance work is needed -- for example, if I put out a bunch of toothpicks -- then nobody will ever switch back to nest maintenance, they have to get nest maintenance workers from inside the nest. So foraging acts as a sink, and the ants inside the nest act as a source. And finally, it looks like each ant is deciding moment to moment whether to be active or not.
El segundo resultado, que fue sorprendente para mucha gente, fue que la hormigas realmente intercambian de tarea. La misma hormiga no hace el mismo trabajo una y otra vez durante toda su vida. Por ejemplo, si coloco más alimento, todas las demás -- las trabajadoras de desechos paran el trabajo con los residuos y salen a buscar el alimento, se convierten en forrajeras. Las trabajadoras de mantenimiento se convierten en forrajeras. Las patrulleras se convierten en forrajeras. Pero no todas las transiciones son posibles. Y esto muestra como funciona. Como acabo de decir, si hay más alimentos que recolectar, las patrulleras, las trabajadoras de desechos, las trabajadoras de mantenimiento, van a cambiar a colectoras de forraje. Si hay más patrullaje que hacer -- entonces creé un disturbio, para que más patrulleras fueran necesarias -- las trabajadoras de mantenimiento se cambian a patrullaje. Pero si más trabajo de mantenimiento es necesario -- por ejemplo, si dejo un montón de palillos de dientes -- entonces nadie vuelve a cambiarse a trabajo de mantenimiento, deben conseguir trabajadoras de mantenimiento desde adentro del nido. Por lo tanto la recolección de forraje actúa como un drenaje, y las hormigas dentro del nido actúan como una fuente. Y finalmente, parece que cada hormiga está decidiendo momento a momento entre estar activa o no.
So, for example, when there's extra nest maintenance work to do, it's not that the foragers switch over. I know that they don't do that. But the foragers somehow decide not to come out. And here was the most intriguing result: the task allocation. This process changes with colony age, and it changes like this. When I do these experiments with older colonies -- so ones that are five years or older -- they're much more consistent from one time to another and much more homeostatic. The worse things get, the more I hassle them, the more they act like undisturbed colonies. Whereas the young, small colonies -- the two-year-old colonies of just 2,000 ants -- are much more variable. And the amazing thing about this is that an ant lives only a year. It could be this year, or this year. So, the ants in the older colony that seem to be more stable are not any older than the ants in the younger colony. It's not due to the experience of older, wiser ants. Instead, something about the organization must be changing as the colony gets older. And the obvious thing that's changing is its size.
Entonces, por ejemplo, cuando hay más trabajo de mantenimiento que hacer, no es que las forrajeras se cambian. Sé que no hacen eso. Pero las forrajeras de alguna manera deciden no salir. Y aquí está el resultado más intrigante: la asignación de tareas. Este proceso cambia con la edad de la colonia, y cambia de la siguiente manera. Cuando hago experimentos con la colonias más antiguas -- las que tienen cinco o más años -- son más consistentes entre un momento y el otro. Y mucho mas homeostáticas. Cuanto peor se ponen las cosas, y cuanto más las molesto, mas actúan como una colonia no perturbada. A diferencia de las jóvenes, pequeñas colonias -- las colonias de dos años de solo 2.000 hormigas -- son mucho más variables. Y los más impresionante de esto es que las hormigas viven tan solo un año. Puede ser este año, o el otro. Entonces, las hormigas en las colonias antiguas, que parecen más estables, no son mayores que las hormigas de las colonias más jóvenes. No se debe a la experiencia de hormigas más viejas o sabias. En vez de eso, algo sobre la organización debe cambiar a medida que envejece la colonia. Y lo obvio es que cambia su tamaño.
So since I've had this result, I've spent a lot of time trying to figure out what kinds of decision rules -- very simple, local, probably olfactory, chemical rules could an ant could be using, since no ant can assess the global situation -- that would have the outcome that I see, these predictable dynamics, in who does what task. And it would change as the colony gets larger. And what I've found out is that ants are using a network of antennal contact. So anybody who's ever looked at ants has seen them touch antennae. They smell with their antennae. When one ant touches another, it's smelling it, and it can tell, for example, whether the other ant is a nest mate because ants cover themselves and each other, through grooming, with a layer of grease, which carries a colony-specific odor. And what we're learning is that an ant uses the pattern of its antennal contacts, the rate at which it meets ants of other tasks, in deciding what to do. And so what the message is, is not any message that they transmit from one ant to another, but the pattern. The pattern itself is the message. And I'll tell you a little bit more about that.
Entonces con base en este resultado, he ocupado mucho tiempo tratando de determinar que clase de reglas de decisión -- muy simples, locales, probablemente olfativas, químicas... reglas que una hormiga podría estar usando, ya que ninguna puede evaluar la situación global -- que puedan derivar en los resultados que observo. Dinámicas predecibles, sobre quien hace cual tarea. Y que cambie a medida que crece la colonia. Y lo que encontré es que las hormigas usan una red de contactos de antena. Entonces cualquiera que haya observado a las hormigas, ha visto cuando se tocan con las antenas. Ellas olfatean con sus antenas. Cuando una toca a la otra, la está olfateando. Y puede decir, por ejemplo, si la otra hormiga es compañera de nido, pues las hormigas se cubren unas a las otras acicalándose con una capa de grasa que lleva el olor especifico de la colonia. Y lo que estamos aprendiendo es que una hormiga usa el patrón de sus contactos de antena, el ritmo al que se encuentra con hormigas de otras tareas, para decidir qué hacer. Y entonces el mensaje, no es cualquier mensaje el que se trasmite de una hormiga a otra, sino que es un patrón. El patrón en si mismo es el mensaje. Y les explicaré un poco más sobre eso.
But first you might be wondering: how is it that an ant can tell, for example, I'm a forager. I expect to meet another forager every so often. But if instead I start to meet a higher number of nest maintenance workers, I'm less likely to forage. So it has to know the difference between a forager and a nest maintenance worker. And we've learned that, in this species -- and I suspect in others as well -- these hydrocarbons, this layer of grease on the outside of ants, is different as ants perform different tasks. And we've done experiments that show that that's because the longer an ant stays outside, the more these simple hydrocarbons on its surface change, and so they come to smell different by doing different tasks. And they can use that task-specific odor in cuticular hydrocarbons -- they can use that in their brief antennal contacts to somehow keep track of the rate at which they're meeting ants of certain tasks. And we've just recently demonstrated this by putting extract of hydrocarbons on little glass beads, and dropping the beads gently down into the nest entrance at the right rate. And it turns out that ants will respond to the right rate of contact with a glass bead with hydrocarbon extract on it, as they would to contact with real ants.
Pero primero, deben estar preguntándose... cómo puede un hormiga saber -- por ejemplo -- soy una forrajera espero encontrarme con otra forrajera cada cierto tiempo. Pero si al contrario empiezo a encontrarme con un número mayor de trabajadoras de mantenimiento, es menos probable que recolecte forraje. Entonces tiene que saber la diferencia entre una forrajera y una trabajadora de mantenimiento. Y hemos aprendido que, en esta especie -- y sospecho que en otras también -- estos hidrocarburos, esta capa de grasa exterior de las hormigas, es diferente a medida que ejecutan diferentes tareas. Y hemos llevado a cabo experimentos que muestran que esto ocurre porque, cuanto más tiempo una hormiga está en el exterior, mayor es el cambio de estos simples hidrocarburos, y entonces huelen diferente por hacer diferentes tareas. Y pueden usar el olor específico de la tarea en los hidrocarburos cutáneos -- pueden usar eso en sus breves contactos de antena para, de alguna manera, llevar la cuenta del ritmo al que se encuentran con hormigas de ciertas tareas. Y hace poco hemos demostrado esto colocando extractos de hidrocarburos en pequeños gránulos de vidrio, y soltando los gránulos suavemente dentro de la entrada del nido al ritmo correcto. ... resulta que las hormigas responden a ese ritmo correcto de contacto, usando los gránulos de vidrio con extracto de hidrocarburos, como lo harían en contacto con verdaderas hormigas.
So I want now to show you a bit of film -- and this will start out, first of all, showing you the nest entrance. So the idea is that ants are coming in and out of the nest entrance. They've gone out to do different tasks, and the rate at which they meet as they come in and out of the nest entrance determines, or influences, each ant's decision about whether to go out, and which task to perform. This is taken through a fiber optics microscope. It's down inside the nest. In the beginning you see the ants just kind of engaging with the fiber optics microscope. But the idea is that the ants are in there, and each ant is experiencing a certain flow of ants past it -- a stream of contacts with other ants. And the pattern of these interactions determines whether the ant comes back out, and what it does when it comes back out. You can also see this in the ants just outside the nest entrance like these. Each ant, then, as it comes back in, is contacting other ants. And the ants that are waiting just inside the nest entrance to decide whether to go out on their next trip, are contacting the ants coming in.
Ahora quiero mostrarles una breve película -- Y comienza, primero que todo, mostrando la entrada al nido. La idea es que las hormigas entran y salen por la entrada del nido. Han estado afuera haciendo diferentes tareas, y el ritmo al que se topan, a medida que salen y entran, determina o influencia, la decisión de cada hormiga de salir o no, y que tarea ejecutar. Esta toma es de un microscópio de fibra óptica. Está dentro del nido. Al comienzo solo vemos a las hormigas En una especie de interacción con el microscópio de fibra óptica. Pero la idea es que las hormigas están ahí, y cada una experimenta una cierta cantidad de hormigas que pasan -- un flujo de contactos con otras hormigas. Y el patrón de estas interacciones determina si la hormiga vuelve a salir del nido y que hace cuando vuelve a salir También pueden verlo aquí, en las hormigas justo fuera de la entrada del nido como estas Cada hormiga, a medida que vuelve a entrar al nido, se contacta con otras hormigas. Y las hormigas que esperan justo dentro del nido, cerca de la entrada, tomando la decisión de salir o no al próximo viaje, se contactan con las hormigas que entran.
So, what's interesting about this system is that it's messy. It's variable. It's noisy. And, in particular, in two ways. The first is that the experience of the ant -- of each ant -- can't be very predictable. Because the rate at which ants come back depends on all the little things that happen to an ant as it goes out and does its task outside. And the second thing is that an ant's ability to assess this pattern must be very crude because no ant can do any sophisticated counting. So, we do a lot of simulation and modeling, and also experimental work, to try to figure out how those two kinds of noise combine to, in the aggregate, produce the predictable behavior of ant colonies.
Entonces lo interesante de este sistema es que es desordenado. Es variable. Es ruidoso. Particularmente en dos formas: la primera es que la experiencia de la hormiga -- de cada hormiga -- no es muy predecible, porque el ritmo al que vuelven las hormigas depende de todas las pequeñas cosas que le ocurren a una hormiga cuando esta hace su labor en el exterior. Y la segunda, es que la habilidad de una hormiga de evaluar este patrón tiene que ser muy rudimentaria, ya que ninguna hormiga puede hacer un conteo sofisticado. Entonces, hacemos mucha simulación y modelaje, y también trabajo experimental para entender como estos dos tipos de ruido se combinan para, en conjunto, producir el comportamiento esperado de las colonias de hormigas.
Again, I don't want to say that this kind of haphazard pattern of interactions produces a factory that works with the precision and efficiency of clockwork. In fact, if you watch ants at all, you end up trying to help them because they never seem to be doing anything exactly the way that you think that they ought to be doing it. So it's not really that out of these haphazard contacts, perfection arises. But it works pretty well. Ants have been around for several hundred million years. They cover the earth, except for Antarctica. Something that they're doing is clearly successful enough that this pattern of haphazard contacts, in the aggregate, produces something that allows ants to make a lot more ants. And one of the things that we're studying is how natural selection might be acting now to shape this use of interaction patterns -- this network of interaction patterns -- to perhaps increase the foraging efficiency of ant colonies.
De nuevo, no estoy diciendo que este patrón desordenado de interacciones produzca una fábrica que trabaje con la precisión y eficiencia de un reloj. De hecho, si uno observa a las hormigas termina tratando de ayudarlas, porque nunca parecen estar haciendo algo exactamente como uno piensa que lo deben estar haciendo. Entonces no es que de estos contactos desordenados surja la perfección. Pero funciona bastante bien. Las hormigas han existido por varios cientos de millones de años. Cubren toda la tierra, exceptuando la Antártica. Claramente algo de lo que hacen es lo suficientemente exitoso para que este patrón de contactos desordenados, en conjunto, produzca algo que permite a las hormigas hacer muchas más hormigas. Y una de las cosas que estamos estudiando es como la selección natural puede estar actuando para dar forma al uso de patrones de interacción -- esta red de patrones de interacción -- para tal vez aumentar la eficiencia forrajera de las colonias de hormigas.
So the one thing, though, that I want you to remember about this is that these patterns of interactions are something that you'd expect to be closely connected to colony size. The simplest idea is that when an ant is in a small colony -- and an ant in a large colony can use the same rule, like "I expect to meet another forager every three seconds." But in a small colony, it's likely to meet fewer foragers, just because there are fewer other foragers there to meet. So this is the kind of rule that, as the colony develops and gets older and larger, will produce different behavior in an old colony and a small young one.
Sin embargo, lo más importante que quiero que recuerden es que, estos patrones de interacción son algo que uno esperaría esté cercanamente relacionado al tamaño de la colonia. La idea más simple es que cuando una hormiga está en una colonia pequeña -- o en una colonia grande, puede usar la misma regla, como, "espero encontrar a otra forrajera cada tres segundos" Pero en una colonia pequeña, es más probable que encuentre a menos forrajeras, ya que hay menos forrajeras que encontrar. Este es el tipo de regla que, a medida que la colonia envejece y crece, producirá un comportamiento diferente en una colonia antigua y en una pequeña y joven.
Thank you.
(Gracias)
(Applause)
(Aplausos)