Eciton 行军蚁之所以得名，是因为它们具有军事般的觅食策略，大量行军蚁会同时席卷一块足球场大小的区域，无情地吞噬它们的猎物，主要是其他蚂蚁种类和黄蜂。这些“袭击”的彻底性阻止了行军蚁群返回同一区域。因此，一些多达 20 万只个体组成的蚁群必须不断地迁移。
这就带来了在哪里筑巢的问题，而行军蚁想出了一个独特的解决方案。它们利用自己的身体建造称为“隐蔽所”的复杂巢穴，这些巢穴是悬挂在树上或藏在腐烂原木中的大型锥形结构。大约每 20 天，它们就会搬家到新的地点，并在到达那里后重新建造巢穴。
隐蔽所的建造是自我组装的一个非凡范例。在隐蔽所内部，蚁群保护蚁后，培育卵，并允许幼虫孵化。这需要特定的温度和湿度，蚂蚁通过打开和关闭通风口来控制这些条件。这些复杂的结构就像有生命、会呼吸的城市。
但是，这些隐蔽所的结构以及蚂蚁如何建造它们，人们知之甚少，部分原因是行军蚁对任何外部干扰都会做出激烈反应。
这就是为什么伊利诺伊州西北大学的 Thomas Bochynek 和同事们的研究如此令人兴奋。该团队创造了一个人造环境，行军蚁可以在其中建造隐蔽所，同时 X 射线扫描仪会捕捉由此产生的巢穴的内部结构。其结果是对行军蚁巢穴的迷人可视化，以及对其背后复杂自我组装行为的独特见解。
该团队的实验舱是一个亚克力圆筒，顶部用软木塞密封，蚂蚁可以从中悬挂。亚克力圆筒位于 X 射线扫描仪内部，扫描仪从不同角度拍摄一系列巢穴图像，以构建隐蔽所结构的 3D 图。
所有这些都设置在中美洲巴拿马运河中的 Barro Colorado 岛的热带雨林中的野外实验室里。在这里，Eciton 行军蚁相对容易找到。
Bochynek 和同事们通过使用改装的吸尘器从附近的森林收集约 50,000 只蚂蚁来开始他们的实验。然后，他们将蚂蚁释放到实验舱中并记录发生的情况。
一旦隐蔽所完全建成且记录结束，该团队就会用吸尘器将蚂蚁移走，并将它们再次释放到实验舱中，在那里巢穴建造过程会重新开始。实验结束时，蚂蚁会被放回森林。
该团队总共收集了五个不同的蚁群，并记录了 25 个不同的隐蔽所的形成过程。
这让他们对隐蔽所的形成方式有了前所未有的了解。Bochynek 和同事们说：“我们发现隐蔽所是异质结构，在其生长过程中始终保持着厚厚的壳，包围着密度较低的内部，内部包含类似巢室的空腔。”
所有这一切都发生在隐蔽所不断变化的状态下，个体不断地进出该结构。事实上，Bochynek 和同事们将其视为一个超个体本身。
了解 3D 结构使该团队能够计算出每个蚂蚁在隐蔽所中必须承受的应力。他们说：“我们发现，无论结构的大小或它们在其中的位置如何，隐蔽所内的蚂蚁承受的重量都不超过其体重的八倍。”
更重要的是，人们很容易想象，结构顶部的蚂蚁必须承受比隐蔽所其他地方更大的力；但事实并非如此。该团队表示，这些应力在个体之间大致均匀分配，无论它们在结构中的位置如何。
学习自我组装
Bochynek 和同事们假设，如果这种共享机制在巢穴变大时得以维持，那么隐蔽所的结构大小将没有理论上的上限。
每只蚂蚁确切地知道要做什么来维持这种结构尚不清楚。但 Bochynek 和同事们相信，他们的方法将允许更详细地研究蚂蚁行为，从而解析自我组装的基本规则。
有了这些知识，就有可能创造出能够人工自我组装的机器人系统。这些合成群体有一天可能能够修复道路和桥梁，或者执行更高级的活动。
但目前，利用这种迷人的新方法来可视化巴拿马行军蚁所创造的结构，还有很多东西需要学习。
参考文献：超个体解剖——行军蚁隐蔽所的结构和生长动力学：arxiv.org/abs/2110.09017
