Informatie

Hebben mieren een gevoel voor richting?


Begrijpen mieren welke kant omhoog of omlaag is?

Kunnen ze onderscheid maken tussen bergop en bergaf?


Eigenlijk niet.

Verbazingwekkend genoeg is er dit artikel gepubliceerd over de moties over mieren, waarin staat:

De isotrope verdeling van de gemiddelde snelheid lijkt een verrassend resultaat, aangezien men bijvoorbeeld zou verwachten dat mieren die bergopwaarts gaan langzamer zouden moeten zijn dan wanneer ze bergafwaarts gaan. Seidl et al. vonden lagere snelheden op steilere hellingen bij bergopwaartse woestijnmieren, maar geven aan dat woestijnmieren die bergafwaarts vorderden hoge snelheden vertoonden [42]. Dit is in tegenstelling tot onze bevinding met Lasius niger in de huidige opstelling waar de snelheid niet afhankelijk was van de looprichting, zelfs niet voor de steilste helling. Wohlgemuth et al. melden, ook in de woestijnmier, dat de snelheid in zowel hun bergopwaartse als bergafwaartse kanalen (+540 ) was verminderd in vergelijking met hun vlakke kanaal, waardoor metabolische kosten werden uitgesloten als een betrouwbaar middel om de gelopen afstand op verschillende hellingen te meten [28]. In een poging om de effecten van helling op de bruto metabolische kosten van voortbeweging bij bladsnijdermieren te bepalen, rapporteren Holt & Askew dat mieren het snelst reisden op een horizontaal vlak, en inderdaad hun snelheid matigden met de helling, zowel op helling als op helling. de afwijzing. Ze suggereren dat mieren hun gedrag aanpassen om hun stofwisseling constant te houden ondanks veranderende mechanische eisen.

Bron: Hoe maken mieren de zwaartekracht? Een Boltzmann Walker-analyse van Lasius niger-trajecten op verschillende hellingen


Bekwame navigators: hoe woestijnmieren weten welke kant ze op moeten gaan als ze achteruit lopen

Mieren zijn misschien meer geavanceerde marsers - en navigators - dan vaak werd gedacht, volgens nieuw onderzoek.

De mieren marcheren... achteruit.

Woestijnmieren foerageren alleen, elk met de snacks die ze vinden terug naar hun nest. Maar soms vinden de kleine insecten maaltijden te groot om in hun kaken te tillen, en moeten ze hun prijs achterwaarts naar huis slepen.

Nu hebben onderzoekers een idee hoe de mieren erachter komen waar ze heen moeten zonder te kijken waar ze heen gaan. De kleine insecten kunnen visuele herinneringen combineren met signalen uit de lucht om het juiste pad te volgen, zelfs als ze het niet bij elke stap kunnen zien. En deze bevindingen, donderdag gepubliceerd in het tijdschrift Current Biology, suggereren dat individuele mieren veel geavanceerder zijn dan vaak wordt aangenomen.

"Ik denk dat we de individuele mier hebben onderschat in termen van wat hij kan doen", vertelt Brian Fisher, een entomoloog en curator van de California Academy of Sciences die niet bij dit onderzoek betrokken was, aan The Christian Science Monitor.

Onderzoekers hebben lang de voorwaartse navigatiecapaciteiten van woestijnmieren bestudeerd. "We weten dat deze mieren afhankelijk zijn van visie", zegt co-auteur Antoine Wystrach van het Franse Nationale Centrum voor Wetenschappelijk Onderzoek, de Universiteit van Toulouse III en de Universiteit van Edinburgh. "Elk individu heeft zijn eigen visuele geheugen dat kan worden gebruikt om heen en weer te navigeren tussen het voedsel en het nest."

Naarmate de portefeuille van Kamala Harris groeit, groeit ook het onderzoek

Maar onderzoek heeft gesuggereerd dat dit visuele geheugen egocentrisch is, wat betekent dat de mieren snapshots van hun omgeving alleen vanuit hun perspectief zien, legt Dr. Wystrach uit in een interview met de Monitor. "Ze leren door in feite de visuele scène te zien zoals geprojecteerd op hun netvlies, wat betekent dat hun lichaamsoriëntatie erg belangrijk is voor het navigeren."

Met andere woorden, de mieren leren de route naar huis op basis van hoe het eruit ziet als ze vooruit lopen. Maar als ze tijdens het lopen in een andere richting kijken, zoals achteruit, krijgen de mieren een heel ander beeld.

Wystrach en zijn collega's en anderen hadden eerder woestijnmieren waargenomen die achteruit liepen en met succes terug naar hun nest navigeerden, dus vroegen ze zich af hoe ze dit konden doen zonder dat hun zicht op de omgeving overeenkwam met hun visuele herinneringen aan de route.

Om daar achter te komen, bouwden de onderzoekers een ommuurd pad voor de mieren om in hun natuurlijke habitat te navigeren. Ze trainden eerst individuen van de woestijnmierensoort Cataglyphis velox om dat ene pad te volgen, en toen kregen de mieren ofwel een klein stukje voedsel dat ze normaal konden dragen of een grotere die achteruit moest worden gesleept.

Terwijl de mieren met de kleinere koekjes meteen in de juiste richting naar beneden stegen, hadden de achterwaarts lopende mieren wat meer moeite. De onderzoekers zagen dat sommige van deze mieren een scherpe bocht naar rechts misten die in de route was ingebouwd. Maar anderen stopten af ​​en toe, legden hun koekje neer, draaiden zich om naar voren – vermoedelijk om zich te heroriënteren – en draaiden zich toen weer om om hun koekje verder te slepen, verder langs de juiste route.

Vanwege de manier waarop de onderzoekers denken dat het visuele geheugen van de mieren werkt, zou zo'n simpele blik vooruit niet genoeg zijn geweest voor de achteruit reizende mieren om het juiste pad weer te vinden. In plaats daarvan vermoeden de wetenschappers dat de mieren meerdere signalen combineerden om zichzelf op het goede spoor te houden.

Toen ze naar voren gluurden, legt Wystrach uit, moesten ze de visie van de naar voren gerichte lichaamsoriëntatie onthouden, maar deze vervolgens toepassen op de naar achteren gerichte lichaamsoriëntatie. Dus wat gebruikten de mieren dan als referentiekader?

"We vermoedden dat ze een externe directionele cue gebruiken", zegt hij. "We vermoedden hemelse signalen omdat mieren, en insecten in het algemeen, beroemd zijn om het gebruik van hemelse signalen."

Het idee is dat de mieren bijvoorbeeld de locatie van de zon aan de hemel zouden noteren en die zouden gebruiken om hun visuele geheugen van de route opnieuw in te kaderen, zodat ze weten welke weg ze moeten lopen.

"Voor mij laat het zien dat de mieren verschillende navigatiestrategieën gebruiken en dat ze die strategieën kunnen integreren", vertelt Adrian Smith, een myrmecoloog bij het North Carolina Museum of Natural Sciences en de North Carolina State University, die niet bij het onderzoek betrokken was. Toezicht houden op.

Deze mieren "hebben een veel geavanceerdere weergave van richting en ruimte dan we dachten", zegt Wystrach. "Het is niet alleen: 'Ik zie een stimulus en ik heb een typische reactie'", zegt hij vanuit het perspectief van een mier. " 'Nee, ik kan veel verschillende informatie opslaan, sommige voor de lange termijn voor mijn leven, zoals het uitzicht op het landschap, sommige voor de korte termijn, alsof ik net mijn koekje heb laten vallen, maar ik houd dat in gedachten.' En dat alles kan interageren om een ​​zeer flexibel gedrag te maken … in plaats van slechts een kleine automaat, een kleine machine."

En dit zou kunnen helpen om ingenieurs te informeren over het bouwen van kleine intelligente machines, suggereren Wystrach en Dr. Fisher allebei. Het bestuderen van deze mieren zou die ingenieurs ideeën kunnen geven over het bouwen van neurale netwerken voor kleine computers waarmee robots door omgevingen zoals de mieren kunnen navigeren. Misschien kan dit betere zoek- en reddingsrobots opleveren, suggereert Dr. Smith.

Snuffelen ze niet in groepjes rond?

Het klassieke beeld van mieren is dat ze, al dan niet twee aan twee, langs feromoonsporen marcheren terwijl ze heen en weer gaan van een voedselbron naar hun nest. Maar voor deze woestijnmieren zijn feromonen geen factor.

Dat komt door de foerageerstrategie van de insecten, legt Wystrach uit. In de hete, droge woestijn zoeken mieren naar insecten die in de zon hebben geroosterd, zegt hij. Als zodanig ligt het voedsel niet allemaal op een stapel voor een stel werkmieren om op te halen. Omdat het voedsel over het zand is verspreid en een persoon het meestal in één reis kan dragen of terugslepen, hebben ze geen feromonensporen nodig om de andere werknemers te laten weten waar ze heen moeten.

En, voegt Wystrach toe, zelfs de mieren die feromonensporen gebruiken, blijken ook te vertrouwen op visuele herinneringen wanneer ze het feromonenspoor verliezen of als het wordt verstoord.

Van mieren is bekend dat ze ongelooflijke technische en landbouwkundige prestaties leveren, maar dat is met een hele kolonie die optreedt als één superorganisme. Dit onderzoek toont individuele werkmieren in een ander licht, zeggen alle drie de wetenschappers.

Ontvang de Monitor Stories waar je om geeft in je inbox.

"Het is waar dat als je naar het collectieve gedrag kijkt, wat er op kolonieniveau kan ontstaan, meer is dan de som van wat de individuele mieren kunnen doen", zegt Wystrach. "Maar dat betekent niet dat de individuele mieren dom zijn."

"We hebben onze veronderstellingen over hoe deze dieren werken, hoe intelligent ze kunnen zijn, hoe geavanceerd ze kunnen zijn", zegt Smith. "Maar wanneer we deze experimenten doen, doet het ons heroverwegen hoe geavanceerd de kleinste delen van het leven overal om ons heen zijn."


Tellen mieren echt hun stappen?

Enkele jaren geleden publiceerden wetenschappers een uitstekende studie over hoe woestijnmieren hun weg naar huis vinden na het foerageren. Het verhaal kreeg helaas veel media-aandacht, een groot deel van de berichtgeving beschreef de mieren die 'stappen tellen', wat niet is wat de onderzoekers rapporteerden en het voedt met bestaande mythen in plaats van onze reikwijdte te verbreden. Om uit te leggen wat ik denk dat er mis is met die benadering, ga ik je een verhaal vertellen over mieren op stelten, lichaamsruil en hoe we ruimte waarnemen.

Het eigenlijke onderzoek was vrij eenvoudig. In tegenstelling tot veel andere mieren, woestijnmieren uit de Sahara (Cataglyphis fortis) gebruiken geen chemische sporen om tussen hun nest en een voedselbron te navigeren. In plaats daarvan gebruiken ze een '8220path integrator'8221 om de directe route naar huis te berekenen na hun meanderende heenreis. Wetenschappers wisten dat de mieren een kompas gebruikten op basis van zonlicht om de richting te bepalen, maar niet hoe ze de afstand bepaalden. Onderzoekers hadden al verschillende ideeën neergeschoten, zoals het gebruik van visuele aanwijzingen of schattingen van het energieverbruik, dus besloot het team een ​​heel oud idee te testen: dat de mieren het aantal stappen zouden kunnen gebruiken om afstand te berekenen. Het cruciale experiment was om de lengte van de stappen van de terugkerende werknemer te veranderen door varkensharen aan hun benen te lijmen om ze kunstmatig te verlengen. Toen dit was gebeurd, namen de mieren grotere passen en liepen ze uiteindelijk voorbij aan hun terugreis. Het omgekeerde experiment werkte ook: mieren met kortere poten hadden een kortere pas en overschatten dus hoe ver ze waren gegaan, en stopten voordat ze de ingang van het nest hadden bereikt. Na een dag in het nest te hebben doorgebracht, hadden de mieren zich aangepast aan hun nieuwe poten en konden ze zonder problemen naar buiten en terug naar de voederplaats. Het was een heel leuk experiment en het heeft uitstekend aangetoond dat deze mieren de afstand berekenen op basis van het aantal stappen dat ze hebben genomen. De onderzoekers noemden dit een “step integrator'8221 of “losjes gesproken, een stappenteller, hoewel de mieren hoogstwaarschijnlijk niet letterlijk meetellen'8221.

Dus, wat is het probleem? Helaas wekt veel van de berichtgeving van dit verhaal de indruk dat de mieren echt tellen, wat niet is wat de krant beweerde. NPR schreef erover onder de kop “Ants That Count!” terwijl Livescience ging met “When Ants Go Marching, They Count Their Steps'8220. Tot hun verdienste, ik denk dat New Scientist het verhaal eigenlijk best goed dekte. Een “step integrator'8221 geeft de mieren een gevoel van afstand op basis van het aantal stappen dat ze hebben gezet, maar dat is niet hetzelfde als stappen tellen. Wetenschapsschrijvers staan ​​altijd voor de uitdagende taak om een ​​complex onderwerp, dat vaak vol nuances zit, te vereenvoudigen. Er is altijd het risico van oversimplificatie, wat niet alleen de lezers een slechte dienst doet, maar ook verschillende sociale mythen en constructies kan voeden, waaronder hoe speciaal mensen zijn en de voortschrijdende vooruitgang. In dit geval denk ik dat de vereenvoudigde versie put uit en ondersteunt de alomtegenwoordige en blijvende mythe van een keten van zijn, met mensen aan de top en 'lagere' dieren, weinig meer dan automaten, aan de onderkant. In feite is de kern van een step-integrator misschien niet zo verschillend van de manier waarop we ons gevoel voor tijd en ruimte opbouwen - en dat is waar de body-swapping om de hoek komt kijken.

De neurowetenschappers van het Brain, Body and Self-lab van het Karolinska Institute in Stockholm laten vrijwilligers regelmatig van lichaam wisselen met verschillende soorten poppen en mannequins om ons zelfgevoel te onderzoeken. In 2011 besloten ze om te kijken hoe de wereld eruit zou zien vanuit lichamen die veel groter of kleiner waren dan normaal. De deelnemers droegen een headset die hen een first person view gaf van het lichaam van een pop die in dezelfde positie lag als zij. Ze zagen hoe het been van de pop werd gestreeld terwijl iemand hun been streelde, de combinatie van aanraking en zicht deed hun hersenen denken dat het lichaam van de pop van hen was. Toen de pop met een mes werd bedreigd, reageerden de deelnemers onbewust met zweten en een verandering in de geleiding van de huid. Alsof body-swapping niet genoeg was, wilde het team zien hoe dit de perceptie van grootte en afstand zou beïnvloeden. De deelnemers overschatten consequent of onderschatten, afhankelijk van hoe groot de pop was. Mensen die van lichaam hadden gewisseld met een kleine Barbiepop, dachten dat ze zich in een wereld van reuzen bevonden en overschatten enorm hoe groot of hoe ver alles was. Ondertussen hadden degenen die in 400 cm lange lichamen waren gewisseld het gevoel dat ze waren reuzen, denkend dat alles klein en dichtbij was. Dit gold ongeacht of mensen de afstanden verbaal inschatten of probeerden geblinddoekt naar een object te lopen. Het blijkt dat onze hersenen onze lichaamsgrootte gebruiken om de ruimte te meten wanneer we door de ogen van reuzen of lilliputters kijken, alles wordt overeenkomstig omhoog of omlaag geschaald.

Zoals de auteurs aangeven, tellen de mieren hoogstwaarschijnlijk niet letterlijk hun stappen. In plaats daarvan geeft het aantal genomen stappen ze een idee van hoe ver ze hebben gereisd. De experimenten met lichaamsruil laten zien dat mensen iets soortgelijks doen, afstand schatten op basis van de grootte van hun lichaam, en dezelfde fouten maken wanneer hun paslengte niet overeenkomt met hun verwachtingen. Hoewel de bijzonderheden van het mechanisme heel verschillend kunnen zijn, wordt in beide onderzoeken de afstand geschat door een soort gewaarwording van een lichaam, of het nu gaat om paslengte of lichaamsgrootte. Toch blijven we veel organismen beschrijven als simpele automaten, die voelen en tellen en reageren, terwijl we 'bewustzijn'8221 voor onszelf houden. Dit gezichtspunt informeert hoe we de wereld om ons heen benaderen, evenals hoe we wetenschap uitvoeren en rapporteren. Ik ben het er niet mee eens en ben blij dat er steeds meer bewijs is voor onverwachte vermogens in andere organismen. Ik heb geen idee hoe zelfbewust een mier is, maar de bevindingen passen bij de mogelijkheid dat ze zich bewust zijn van hun lichaamsgrootte en paslengte, die ze gebruiken om de afstand in te schatten. Voor mij is dat een veel opwindendere en interessantere kijk op het verhaal, die onze opvatting van andere organismen en hun eigen unieke perspectief verruimt, in plaats van onze illusies van superioriteit en dominantie te versterken.

Ref
Wittlinger, M. (2006). De mierenteller: op stelten en stronken stappen Wetenschap, 312 (5782), 1965-1967 DOI: 10.1126/science.1126912

van der Hoort B, Guterstam A, & Ehrsson HH (2011). Barbie zijn: de grootte van het eigen lichaam bepaalt de waargenomen grootte van de wereld. PloS één, 6 (5) PMID: 21633503

(Het tweede artikel is gepubliceerd in het open access tijdschrift PLoS One, wat betekent dat het vrij beschikbaar is om te lezen.)


Communicatie door chemicaliën

Alarmhouding in een acrobaatmier (Crematogaster emeryana), gaster hoog gehouden en prik geëxtrudeerd. Deze mieren gebruiken hun angel niet om te steken, het orgel wordt gebruikt als een borstel om chemische signalen uit te zenden naar nestgenoten en om chemicaliën op aanvallers te smeren Foto © Alex Wild

Mieren communiceren op duizelingwekkende manieren met elkaar, maar chemische signalen (feromonen) blijken de belangrijkste methode te zijn.

De buitenste laag van de mier produceert een reeks chemicaliën die veel verschillende maar vitale functies vervullen. Deze unieke chemische combinaties geven elke mier zijn eigen individuele profiel. Andere mieren kunnen hun antennes gebruiken om elk individu te 'profileren', het groepslidmaatschap, reproductieve status en beroepsvaardigheden te identificeren. De antennes zijn de primaire decoderingsstructuren van de mier, die worden gebruikt voor het profileren van andere mieren, het ontvangen van waarschuwingen en het detecteren van zowel de richting als de intensiteit van geuren in de lucht.

Mieren hebben veel verschillende klieren om boodschapdragende feromonen te produceren. Bij verschillende soorten zijn tot dusver bijna veertig van dergelijke klieren ontdekt. De mieren gebruiken deze chemicaliën om berichten te produceren voor verschillende taken, met name foerageren

Mieren leggen bijvoorbeeld korte- of langetermijngeheugensporen af, afhankelijk van het belang van het spoor. De levensduur van het pad wordt bepaald door de chemische stof die achterblijft. Maleisische ponerinelegermieren hebben bijvoorbeeld gifklieren die een feromoon bevatten dat snel verdwijnt. Ze gebruiken het om kortetermijngeheugensporen te maken om versterkingen in te roepen voor een tijdelijke baan, zoals het rekruteren van nestgenoten om prooien te vangen.

Andere feromonen gaan langer mee. Hierdoor kunnen mieren uitgebreide netwerken van paden opzetten, hun weg terug vinden en systematisch naar voedsel zoeken. Langetermijngeheugensporen kunnen van twintig minuten (Maleisische ponerinelegermier) tot meerdere dagen (faraomier) duren.

Sommige soorten verdelen de arbeid van het aanleggen van paden en het foerageren. Denk aan de mierenwerkers van de farao. Sommigen houden hun antennes continu in contact met de grond om feromonen uit het langetermijngeheugen te detecteren, terwijl anderen hen volgen en het spoor behouden door indien nodig meer chemicaliën toe te voegen. Weer anderen zijn niet verantwoordelijk voor het markeren van paden, maar gebruiken de paden om voedsel te zoeken.


Mieren aan de leiding: hoe mieren samenwerken om voedsel naar hun nest te sturen

Iedereen die ooit een groep mieren heeft zien rennen om een ​​grote kruimel terug naar hun nest te dragen, heeft zich waarschijnlijk afgevraagd hoe deze kleine wezens deze taak volbrengen. Nieuw onderzoek aan het Weizmann Institute of Science, dat vandaag verscheen in Natuurcommunicatie, legt uit hoe een balans tussen individuele richting en conformistisch gedrag mieren in staat stelt samen te werken om hun voedsel in de gewenste richting te verplaatsen.

Om een ​​groot object te sjouwen, omringen een aantal mieren het - de achterste gaan omhoog, die aan de voorkant trekken. Hoe blijven ze op het goede spoor, in plaats van alleen maar rond te trekken in een soort touwtrekken? Dr. Ofer Feinerman en zijn groep in de afdeling Physics of Complex Systems van het Instituut gebruikten video-analyse om de individuele bewegingen van mieren te volgen in een groep die een groot voedsel naar hun nest droeg. Hoe meer mieren rond het item (bijvoorbeeld een nugget van ontbijtgranen), hoe sneller ze het konden verplaatsen. Hoewel het stukje voedsel altijd in de algemene richting van het nest reisde, was zijn pad er een van verkeerde afslagen en correcties.

In de video's zijn individuele mieren te zien die een korte tijd helpen bij het dragen, waarna nieuwe mieren hun plaats innemen. Wanneer deze nieuwe mieren mobiliseren, stellen de andere dragers, die sindsdien een beetje in de war zijn geraakt over de juiste richting, uit naar de nieuwkomers. Als een nieuwe mier zich hecht, corrigeert de besturing van het object tijdelijk, zodat de baan beter gericht wordt op het nest. Nieuw aangehechte mieren blijven de beweging ongeveer 10-20 seconden leiden. Zo nemen geïnformeerde mieren het voortouw, maar ze geven het ook snel op zodra hun informatieve voorsprong verdwijnt.

Samen met de groep van Prof. Nir Gov van de afdeling Chemische Fysica van het Weizmann Instituut werd een wiskundig model ontwikkeld om dit coöperatieve gedrag te beschrijven. Volgens het model passen de beslissingen van de "niet-geïnformeerde" vervoerders op een gemiddeld niveau van gedragsconformisme. De goed geïnformeerde individuen zijn dan ingesteld om de richting van de lading optimaal te sturen. Dit model beschrijft een kritiek punt tussen conformisme en individualiteit dat de groep mieren in staat stelt hun werk te coördineren en hun richting aan te passen als dat nodig is. Het model is een variatie op een zogenaamd Ising-model, dat vaker wordt gebruikt om emergente verschijnselen in de statistische fysica te beschrijven.

Wat kan dit onderzoek ons ​​leren over de rol van individualiteit binnen een groep sociale dieren? Feinerman: "In dit systeem komt de wijsheid niet van de massa. Integendeel, sommige individuen leveren de 'hersenen', en de rol van de groep is om de 'spierkracht' van slimme individuen te versterken, zodat ze de last daadwerkelijk kunnen verplaatsen ."


A Bug's Life: de succesprincipes van mieren toepassen

Heb je ooit een spoor van mieren gezien die van de ene bestemming naar de andere gaan? Ze lijken een geweldig richtingsgevoel te hebben en zijn intens gefocust op waar ze naartoe gaan en wat er gedaan moet worden. Hoewel mieren verantwoordelijk zijn voor zoveel taken, lijken ze altijd alles te bereiken wat ze wilden doen. Vanwege hun succesprincipes zouden mieren, als ze mensen waren, de meest succesvolle groep mensen op aarde zijn. Dus hoe is het mogelijk dat zo'n klein wezen zoveel kan bereiken?

Ik hoorde ooit spreker Jim Rohn praten over de mierenfilosofie. Hij legde hun vermogen uit om nooit op te geven en hoe ze zich voorbereiden op de toekomst. Ik besloot de mier van naderbij te bekijken en ontdekte dat er veel meer principes zijn waar ze naar leven die, indien toegepast op het menselijk leven, bijna een garantie voor succes zouden zijn.

Onverschrokken volharding

Mieren zijn opmerkelijk hardnekkig. Als ze ergens op weg zijn, zijn ze gefocust en vastbesloten om daar te komen, ongeacht de belemmering. Ze schalen vaak grote hoogten en reizen lange afstanden om bij voedsel te komen. Geen obstakel is te groot om te overwinnen. Als een mier een stuk voedsel tegenkomt dat te groot is om te dragen, zal het een manier vinden om andere mieren op te roepen en zullen ze onvermoeibaar werken totdat ze het voedsel hebben afgebroken tot een formaat dat beter hanteerbaar is.

Volharding loont ook in de mensenwereld. Doorzettingsvermogen is een gemeenschappelijke eigenschap die bijna alle succesvolle mensen delen. Miljardair zakenman Paul J. Meyer zei: "90% van de mislukkingen komt van stoppen. Ik heb zoveel mensen gezien, dat als ze nog een hoek hadden omgeslagen of gewoon nog een dag hadden gewacht, ze het hebben gehad.”

Onverschrokken volharding betekent elke uitdaging tot het einde aanvechten. Het betekent kijken naar de dingen die je doelen in de weg staan ​​en je voornemen om het te overwinnen, wat er ook gebeurt! Het kan betekenen dat je onder, over, rond en door zowat alles gaat om je bestemming te bereiken. Net als een mier kun je je door de grootte van het obstakel niet laten weerhouden om je doel te bereiken.

Blijf zelfgemotiveerd

Er is geen andere groep dieren die efficiënter, effectiever en gemotiveerder is. Ze lijken altijd gefocust te zijn en te werken aan de gemeenschappelijke doelen van het bouwen en repareren van het nest, het verzamelen en distribueren van voedsel en het verzorgen van eieren. Maar hoewel ze een koningin hebben, stuurt ze niet de acties van de andere mieren. Terwijl wij mensen supervisors, bazen en presidenten nodig hebben om ons te motiveren en te begeleiden, lijken mieren te worden aangedreven door een onzichtbare kracht die hen voortstuwt om te blijven werken aan het gemeenschappelijke doel.

Zelfgemotiveerd zijn is een verbazingwekkend krachtige eigenschap om te bezitten. Zonder de motivatie om ons van brandstof te voorzien, kan het heel gemakkelijk worden om in het rijk van verveling te vervallen. Hoewel mieren geen externe motivatie nodig lijken te hebben om ze te drijven, hebben we de neiging om motivatie van buitenaf nodig te hebben om onze levenslange en soms onze dagelijkse doelen te bereiken.

Mieren weten hoe ze zich moeten concentreren op wat belangrijk is voor henzelf en de kolonie. Om gemotiveerd te blijven, we moeten identificeren wat echt belangrijk is in ons leven en het leven van de mensen om ons heen . Een verschil maken en bijdragen aan een groter doel is een van de beste motiverende factoren die we kunnen hebben.

Hier zijn een paar manieren om gemotiveerd te blijven:

Definieer wat belangrijk is -Maak een lijst met dingen die belangrijk voor je zijn. Beperk de lijst tot de paar echt belangrijke dingen in je leven. Post die lijst dan ergens waar je hem vaak kunt zien. Herinnerd worden aan wat belangrijk is, houdt je gefocust en gemotiveerd.

Weten waarom' -Motivatie komt meestal van een doel. Een persoon zal eerder een taak of uitdaging met enthousiasme uitvoeren als ze weten waarom ze de taak in de eerste plaats doen. Als het gaat om uw doelen en uw pad naar succes, zorg er dan voor dat u echt begrijpt waarom u dat doel wilt bereiken.

Kies je kolonie -Het hebben van het juiste type mensen om je heen is een geweldige manier om gemotiveerd te blijven. Gemotiveerde mensen hebben de neiging om anderen te motiveren. Als je omringd bent door positieve mensen, is de kans groter dat je gemotiveerd raakt en blijft.

Effectieve communicatie

Omdat het een zeer sociaal insect is, is het belangrijk dat mieren uitstekende communicators zijn. Hun vermogen om snel en duidelijk te communiceren verbetert hun efficiëntie en productiviteit. Mieren kunnen op veel verschillende manieren met elkaar communiceren.

Mierencommunicatie:

Feromonen -Mieren hebben een aantal klieren die worden gebruikt om te waarschuwen voor gevaar, zustermieren te rekruteren en territorium af te bakenen.

Aanraken -Mieren raken vaak antennes aan bij het binnenkomen en verlaten van het nest. Dit is zodat ze de mieren die uit dezelfde kolonie komen beter kunnen identificeren.

Geluiden -Sommige mieren geven een hoog piepend geluid dat wordt gemaakt door over de parallelle ribbels op de buik te wrijven. Het geluid is erg laag, maar kan door mensen worden gehoord als de mier dicht bij het oor is.

Gebaren/Dansen -Wevermieren dragen bij aan hun communicatie met een reeks gebaren en zelfs een dansje.

Net als de mier hebben we ook veel verschillende manieren om te communiceren. Naast onze stemmen, handen en lichaamstaal hebben we ook hulpmiddelen zoals brieven, e-mail en sms-berichten. Om hetzelfde soort effectiviteit te bereiken, moeten we leren hoe we onze vormen van communicatie kunnen gebruiken.

Menselijke communicatie:

Aanwezigheid 'Sommige mensen lijken een sterke aanwezigheid over zich te hebben. Het vermogen om een ​​gevoel van gemak, evenwicht of zelfverzekerdheid te projecteren is een krachtige manier om te communiceren. Degenen met een sterke aanwezigheid hebben meer kans dat hun boodschap op een positieve manier wordt ontvangen door anderen.

Stem -Stemprojectie, snelheid en duidelijkheid zijn belangrijke onderdelen van communicatie. Uw bericht gaat verloren als u niet begrepen wordt. Stem uw stem fijn af door verschillende manieren te oefenen om dezelfde regel te zeggen door de snelheid, toonhoogte en het volume te wijzigen totdat u degene vindt die het meest effectief voor u is.

Woorden -Het juiste woord kiezen is een belangrijk onderdeel van communicatie. Bouw je vocabulaire op en voeg een aantal nieuwe zinnen toe aan je arsenaal om de boodschap precies over te brengen.

Gebaren -De gebaren die je maakt, moeten je boodschap versterken. Als je zelfverzekerd bent, moet je lichaam die boodschap aangeven. Wij als mensen kijken naar de gebaren van andere mensen om hun stemmingen en gevoelens te bepalen. Zorg ervoor dat uw gebaren u helpen de boodschap over te brengen die u anderen wilt laten ontvangen. En als je een klein dansje moet toevoegen om je punt duidelijk te maken, ga je gang.

Flexibiliteit en veelzijdigheid

Veelzijdig zijn is een van de belangrijkste sterke punten van de mier. Zonder een 'human resources'-afdeling of een evaluatie van vaardigheden, nemen mieren de rol op zich die ze het beste kunnen doen, afhankelijk van hun grootte, kracht en leeftijd. Hoewel ze een bepaalde rol aannemen, zijn ze in staat om in te grijpen en alle taken uit te voeren die moeten worden gedaan.

Voor mensen is veelzijdigheid ook een geweldige vaardigheid om te hebben. In de sport wordt de speler die meer dan één positie kan spelen als waardevoller voor het team gezien. Zo is het ook op de werkvloer. De werknemer die kan ingrijpen wanneer een medewerker niet in staat is om te werken en zijn werk effectief te doen, is het type werknemersorganisaties dat graag heeft.

Flexibel en veelzijdig zijn, zal je ook helpen je leven in balans te brengen. We nemen vaak veel rollen in ons leven op ons. U bent misschien een echtgenoot of echtgenote, bedrijfseigenaar, werknemer, student, gemeenschapsleider, enz. Aangezien we elke dag in en uit deze rollen springen, is het belangrijk dat we ze effectief kunnen behandelen, zodat een deel van ons leven wordt niet verwaarloosd.

Alleen omdat je met een bepaalde vaardigheden bent geboren, wil nog niet zeggen dat je die positie voor de rest van je leven moet aannemen. Het is belangrijk om nieuwe vaardigheden te leren en die vaardigheden toe te passen in je leven.

"De walvis wordt bedreigd, terwijl de mier het prima blijft doen" -Bill Vaughan

Georganiseerd Teamwerk

Mieren begrijpen het belang van het gebruik van georganiseerd teamwerk om dingen voor elkaar te krijgen. Dingen doen in een georganiseerde groep maakt dingen veel gemakkelijker en efficiënter. Ze kunnen in een mum van tijd bouwen en herbouwen, prooien vangen die veel groter zijn dan ze zijn, en vijanden afweren terwijl ze hun koningin beschermen. Het hele nest is een soepel verlopend systeem waarbij elke mier elkaar helpt om aan de behoeften van de kolonie te voldoen.

Net als mieren is teamwork een belangrijk onderdeel van ons succes. Met een georganiseerd team aan je zijde kun je misschien alles bereiken. Deel uitmaken van een georganiseerd team helpt de individuele capaciteiten te versterken en maakt het gemakkelijker om plannen uit te voeren en de werklast te verdelen. Elk bedrijf of elke organisatie kan profiteren als de teams op een georganiseerde manier werken.

Het hebben van een georganiseerd team kan u ook helpen uw persoonlijke doelen te bereiken. Wanneer ik bijvoorbeeld besluit om een ​​nieuw fysiek doel te bereiken, zoals een race onder een bepaalde tijd rennen, zal ik een groep mensen organiseren met wie ik kan trainen. Ik probeer een diverse groep individuen te werven. Ik zal een paar mensen hebben die met gewichten trainen, een paar langeafstandslopers en een paar die goede sprinters zijn. Op die manier is er, wanneer we samen trainen, in de verschillende gebieden, meestal iemand die het team de best practices kan laten zien.

Of het nu gaat om zaken, familie of sport, een georganiseerde groep mensen kan veel meer gedaan krijgen, op de juiste manier, in de helft van de tijd.

Levensduur - het voor een lange tijd goed doen

Heb je ooit een nummer op de radio gehoord dat je leuk vond en een paar maanden later lijken het nummer en de artiest te verdwijnen? Een van de echte maatstaven van een succesvol persoon is dat hij gedurende een lange periode succesvol kan blijven. Succes op korte termijn is vergeetbaar en gemakkelijk te doen. Dit is de reden waarom de meeste mensen muzikanten die slechts één hit hebben gehad niet als echt succesvol beschouwen in de muziekbusiness.

Voor een insect kunnen mieren heel lang leven. De levensduur van het gemiddelde insect is meestal erg kort. Eendagsvliegen leven ongeveer 1 dag en een volwassen zakwormmot leeft slechts een paar minuten. De mier kan echter jaren leven. Het record voor de langste levensduur van een koninginnenmier is 28 jaar!

Er zijn veel manieren waarop we kunnen leren lang te leven door de mier te observeren. Ten eerste kan het zijn van een sociaal insect de levensduur verlengen. De meeste sociale insecten zoals bijen en termieten hebben de neiging langer te leven dan hun solitaire tegenhangers zoals de kakkerlak en de mot. Voor mensen is sociaal zijn ook erg belangrijk en kan de kwaliteit van leven drastisch verbeteren.

We kunnen ook leren van de levensduur van de kolonie. Mieren zullen alles doen wat nodig is om de koningin tegen gevaar te beschermen. Ze weten dat de koningin het belangrijkste onderdeel is van het voortbestaan ​​van de kolonie.

In ons leven is het belangrijk dat we de waarden beschermen die voor ons belangrijk zijn. Je vaardigheden, principes en idealen vormen de kern van je wezen. Protect those things with everything you have because, just like in a colony, if the most important part of you is destroyed, so does your potential to succeed.

Humans cannot be ants but we can learn much about accomplishment from them. They are hard working, social, and persistent. Take a few lessons from this mighty insect and see the impact it can make in your life.


Inhoud

Quorum sensing was first reported in 1970, by Kenneth Nealson, Terry Platt, and J. Woodland Hastings, [3] who observed what they described as a conditioning of the medium in which they had grown the bioluminescent marine bacterium Aliivibrio fischeri. [4] These bacteria did not synthesize luciferase—and therefore did not luminesce—in freshly inoculated culture but only after the bacterial population had increased significantly. Because they attributed this conditioning of the medium to the growing population of cells itself, they referred to the phenomenon as autoinduction. [3] [5] [4]

Some of the best-known examples of quorum sensing come from studies of bacteria. Bacteria use quorum sensing to regulate certain phenotype expressions, which in turn, coordinate their behaviours. Some common phenotypes include biofilm formation, virulence factor expression, and motility. Certain bacteria are able to use quorum sensing to regulate bioluminescence, nitrogen fixation and sporulation. [6]

The quorum-sensing function is based on the local density of the bacterial population in the immediate environment. [7] It can occur within a single bacterial species, as well as between diverse species. Both Gram-positive and gram-negative bacteria use quorum sensing, but there are some major differences in their mechanisms. [8]

Mechanisme Bewerken

For the bacteria to use quorum sensing constitutively, they must possess three abilities: secretion of a signaling molecule, secretion of an autoinducer (to detect the change in concentration of signaling molecules), and regulation of gene transcription as a response. [6] This process is highly dependent on the diffusion mechanism of the signaling molecules. QS signaling molecules are usually secreted at a low level by individual bacteria. At low cell density, the molecules may just diffuse away. At high cell density, the local concentration of signaling molecules may exceed its threshold level, and trigger changes in gene expression. [8]

Gram-positive Bacteria Edit

Gram-positive bacteria use autoinducing peptides (AIP) as their autoinducers. [9]

When gram-positive bacteria detect high concentration of AIPs in their environment, that happens by way of AIPs binding to a receptor to activate a kinase. The kinase phosphorylates a transcription factor, which regulates gene transcription. This is called a two-component system.

Another possible mechanism is that AIP is transported into the cytosol, and binds directly to a transcription factor to initiate or inhibit transcription. [9]

Gram-negative Bacteria Edit

Gram-negative bacteria produce N-acyl homoserine lactones (AHL) as their signaling molecule. [9] Usually AHLs do not need additional processing, and bind directly to transcription factors to regulate gene expression. [8]

Some gram-negative bacteria may use the two-component system as well. [9]

Voorbeelden Bewerken

Aliivibrio fischeri Bewerking

The bioluminescent bacterium A. fischeri is the first organism in which QS was observed. It lives as a mutualistic symbiont in the photophore (or light-producing organ) of the Hawaiian bobtail squid. Wanneer A. fischeri cells are free-living (or planktonic), the autoinducer is at low concentration, and, thus, cells do not show luminescence. However, when the population reaches the threshold in the photophore (about 10 11 cells/ml), transcription of luciferase is induced, leading to bioluminescence. In A. fischeri bioluminescence is regulated by AHLs (N-acyl-homoserine lactones) which is a product of the LuxI gene whose transcription is regulated by the LuxR activator. LuxR works only when AHLs binds to the LuxR.

Curvibacter sp. Bewerking

Curvibacter sp. is a Gram-negative curved rod-formed bacterium which is the main colonizer of the epithelial cell surfaces of the early branching metazoan Hydra vulgaris. [10] [11] Sequencing the complete genome uncovered a circular chromosome (4.37 Mb), a plasmid (16.5 kb), and two operons coding each for an AHL (N-acyl-homoserine lactone) synthase (curI1 en curI2) and an AHL receptor (curR1 en curR2). [11] Moreover, a study showed that these host associated Curvibacter bacteria produce a broad spectrum of AHL, explaining the presence of those operons. [11] As mentioned before, AHL are the quorum sensing molecules of Gram-negative bacteria, which means Curvibacter has a quorum sensing activity.

Even though their function in host-microbe interaction is largely unknown, Curvibacter quorum-sensing signals are relevant for host-microbe interactions. [11] Indeed, due to the oxidoreductase activity of Hydra, there is a modification of AHL signalling molecules (3-oxo-homoserine lactone into 3-hydroxy-homoserine lactone) which leads to a different host-microbe interaction. On one hand, a phenotypic switch of the colonizer Curvibacter vindt plaats. The most likely explanation is that the binding of 3-oxo-HSL and 3-hydroxy-HSL causes different conformational changes in the AHL receptors curR1 en curR2. As a result, there is a different DNA-binding motif affinity and thereby different target genes are activated. [11] On the other hand, this switch modifies its ability to colonize the epithelial cell surfaces of Hydra vulgaris. [11] Indeed, one explanation is that with a 3-oxo-HSL quorum-sensing signal, there is an up-regulation of flagellar assembly. Yet, flagellin, the main protein component of flagella, can act as an immunomodulator and activate the innate immune response in Hydra. Therefore, bacteria have less chance to evade the immune system and to colonize host tissues. [11] Another explanation is that 3-hydroxy-HSL induces carbon metabolism and fatty acid degradation genes in Hydra. This allows the bacterial metabolism to adjust itself to the host growth conditions, which is essential for the colonization of the ectodermal mucus layer of Hydrae. [11]

Escherichia coli Bewerking

In the Gram-negative bacterium Escherichia coli (E coli), cell division may be partially regulated by AI-2-mediated quorum sensing. This species uses AI-2, which is produced and processed by the lsr operon. Part of it encodes an ABC transporter, which imports AI-2 into the cells during the early stationery (latent) phase of growth. AI-2 is then phosphorylated by the LsrK kinase, and the newly produced phospho-AI-2 can be either internalized or used to suppress LsrR, a repressor of the lsr operon (thereby activating the operon). Transcription of the lsr operon is also thought to be inhibited by dihydroxyacetone phosphate (DHAP) through its competitive binding to LsrR. Glyceraldehyde 3-phosphate has also been shown to inhibit the lsr operon through cAMP-CAPK-mediated inhibition. This explains why, when grown with glucose, E coli will lose the ability to internalize AI-2 (because of catabolite repression). When grown normally, AI-2 presence is transient.

E coli en Salmonella enterica do not produce AHL signals commonly found in other Gram-negative bacteria. However, they have a receptor that detects AHLs from other bacteria and change their gene expression in accordance with the presence of other "quorate" populations of Gram-negative bacteria. [12]

Salmonella enterica Bewerking

Salmonella encodes a LuxR homolog, SdiA, but does not encode an AHL synthase. SdiA detects AHLs produced by other species of bacteria including Aeromonas hydrophila, Hafnia alvei, en Yersinia enterocolitica. [13] When AHL is detected, SdiA regulates the rck operon on the Salmonella virulence plasmid (pefI-srgD-srgA-srgB-rck-srgC) and a single gene horizontal acquisition in the chromosome srgE. [14] [15] Salmonella does not detect AHL when passing through the gastrointestinal tracts of several animal species, suggesting that the normal microbiota does not produce AHLs. However, SdiA does become activated when Salmonella transits through turtles colonized with Aeromonas hydrophila or mice infected with Yersinia enterocolitica. [16] [17] Therefore, Salmonella appears to use SdiA to detect the AHL production of other pathogens rather than the normal gut flora.

Pseudomonas aeruginosa Bewerking

The opportunistic pathogen Pseudomonas aeruginosa uses quorum sensing to coordinate the formation of biofilm, swarming motility, exopolysaccharide production, virulence, and cell aggregation. [18] These bacteria can grow within a host without harming it until they reach a threshold concentration. Then they become aggressive, developing to the point at which their numbers are sufficient to overcome the host's immune system, and form a biofilm, leading to disease within the host as the biofilm is a protective layer encasing the bacterial population. Another form of gene regulation that allows the bacteria to rapidly adapt to surrounding changes is through environmental signaling. Recent studies have discovered that anaerobiosis can significantly impact the major regulatory circuit of quorum sensing. This important link between quorum sensing and anaerobiosis has a significant impact on the production of virulence factors of this organism. [19] It is hoped that the therapeutic enzymatic degradation of the signaling molecules will prevent the formation of such biofilms and possibly weaken established biofilms. Disrupting the signaling process in this way is called quorum sensing inhibition.

Acinetobacter sp. Bewerking

It has recently been found that Acinetobacter sp. also show quorum sensing activity. This bacterium, an emerging pathogen, produces AHLs. [20] Acinetobacter sp. shows both quorum sensing and quorum quenching activity. It produces AHLs and also, it can degrade the AHL molecules as well. [20]

Aeromonas sp. Bewerking

This bacterium was previously considered a fish pathogen, but it has recently emerged as a human pathogen. [21] Aeromonas sp. have been isolated from various infected sites from patients (bile, blood, peritoneal fluid, pus, stool and urine). All isolates produced the two principal AHLs, N-butanoylhomoserine lactone (C4-HSL) and N-hexanoyl homoserine lactone (C6-HSL). It has been documented that Aeromonas sobria has produced C6-HSL and two additional AHLs with N-acyl side chain longer than C6. [22]

Yersinia Bewerking

The YenR and YenI proteins produced by the gammaproteobacterium Yersinia enterocolitica zijn vergelijkbaar met Aliivibrio fischeri LuxR and LuxI. [23] [24] YenR activates the expression of a small non-coding RNA, YenS. YenS inhibits YenI expression and acylhomoserine lactone production. [25] YenR/YenI/YenS are involved in the control of swimming and swarming motility. [24] [25]

Molecules involved Edit

Three-dimensional structures of proteins involved in quorum sensing were first published in 2001, when the crystal structures of three LuxS orthologs were determined by X-ray crystallography. [26] In 2002, the crystal structure of the receptor LuxP of Vibrio harveyi with its inducer AI-2 (which is one of the few biomolecules containing boron) bound to it was also determined. [27] Many bacterial species, including E coli, an enteric bacterium and model organism for Gram-negative bacteria, produce AI-2. A comparative genomic and phylogenetic analysis of 138 genomes of bacteria, archaea, and eukaryotes found that "the LuxS enzyme required for AI-2 synthesis is widespread in bacteria, while the periplasmic binding protein LuxP is present only in Vibrio strains," leading to the conclusion that either "other organisms may use components different from the AI-2 signal transduction system of Vibrio strains to sense the signal of AI-2 or they do not have such a quorum sensing system at all." [28] Farnesol is used by the fungus Candida albicans as a quorum sensing molecule that inhibits filamentation. [29]

A database of quorum-sensing peptides is available under the name Quorumpeps. [30] [31]

Certain bacteria can produce enzymes called lactonases that can target and inactivate AHLs. Researchers have developed novel molecules which block the signalling receptors of bacteria ("Quorum quenching"). mBTL is a compound that has been shown to inhibit quorum sensing and decrease the amount of cell death by a significant amount. [32] Additionally, researchers are also examining the role of natural compounds (such as caffeine) as potential quorum sensing inhibitors. [33] Research in this area has been promising and could lead to the development of natural compounds as effective therapeutics.

Evolution Edit

Sequence analysis Edit

The majority of quorum sensing systems that fall under the "two-gene" (an autoinducer synthase coupled with a receptor molecule) paradigm as defined by the Vibrio fischeri system occur in the Gram-negative Proteobacteria. A comparison between the Proteobacteria phylogeny as generated by 16S ribosomal RNA sequences and phylogenies of LuxI-, LuxR-, or LuxS-homologs shows a notably high level of global similarity. Overall, the quorum sensing genes seem to have diverged along with the Proteobacteria phylum as a whole. This indicates that these quorum sensing systems are quite ancient, and arose very early in the Proteobacteria lineage. [34] [35]

Although examples of horizontal gene transfer are apparent in LuxI, LuxR, and LuxS phylogenies, they are relatively rare. This result is in line with the observation that quorum sensing genes tend to control the expression of a wide array of genes scattered throughout the bacterial chromosome. A recent acquisition by horizontal gene transfer would be unlikely to have integrated itself to this degree. Given that the majority of autoinducer–synthase/receptor pairs occur in tandem in bacterial genomes, it is also rare that they switch partners and so pairs tend to co-evolve. [35]

In quorum sensing genes of Gammaproteobacteria, which includes Pseudomonas aeruginosa en Escherichia coli, the LuxI/LuxR genes form a functional pair, with LuxI as the auto-inducer synthase and LuxR as the receptor. Gamma Proteobacteria are unique in possessing quorum sensing genes, which, although functionally similar to the LuxI/LuxR genes, have a markedly divergent sequence. [35] This family of quorum-sensing homologs may have arisen in the gamma Proteobacteria ancestor, although the cause of their extreme sequence divergence yet maintenance of functional similarity has yet to be explained. In addition, species that employ multiple discrete quorum sensing systems are almost all members of the gamma Proteobacteria, and evidence of horizontal transfer of quorum sensing genes is most evident in this class. [34] [35]

Interaction of quorum-sensing molecules with mammalian cells and its medical applications Edit

Next to the potential antimicrobial functionality, quorum-sensing derived molecules, especially the peptides, are being investigated for their use in other therapeutic domains as well, including immunology, central nervous system disorders and oncology. Quorum-sensing peptides have been demonstrated to interact with cancer cells, as well as to permeate the blood-brain barrier reaching the brain parenchyma. [36] [37] [38]

A mechanism involving arbitrium has recently been described in bacteriophages infecting several Bacil soort. [39] [40] The viruses communicate with each other to ascertain their own density compared to potential hosts. They use this information to decide whether to enter a lytic or lysogenic life-cycle. [41]

Voorbeelden Bewerken

Methanosaeta harundinacea 6Ac Edit

Methanosaeta harundinacea 6Ac, a methanogenic archaeon, produces carboxylated acyl homoserine lactone compounds that facilitate the transition from growth as short cells to growth as filaments. [42]

QS is important to plant-pathogen interactions, and their study has also contributed to the QS field more generally. [43] [4] The first X-ray crystallography results for some of the key proteins were those of Pantoea stewartii subsp. stewartii in maize/corn [44] [4] and Agrobacterium tumefaciens, a crop pathogen with wider range of hosts. [45] [46] [4] These interactions are facilitated by quorum-sensing molecules and play a major role in maintaining the pathogenicity of bacteria towards other hosts, such as humans. This mechanism can be understood by looking at the effects of N-Acyl homoserine lactone (AHL), one of the quorum sensing-signaling molecules in gram-negative bacteria, on plants. The model organism used is Arabidopsis thaliana. [47]

The role of AHLs having long carbon-chains (C12, C14), which have an unknown receptor mechanism, is less well understood than AHLs having short carbon-chains (C4, C6, C8), which are perceived by the G protein-coupled receptor. A phenomenon called "AHL priming", which is a dependent signalling pathway, enhanced our knowledge of long-chain AHLs. The role of quorum-sensing molecules was better explained according to three categories: host physiology–based impact of quorum sensing molecules ecological effects and cellular signaling. Calcium signalling and calmodulin have a large role in short-chain AHLs' response in Arabidopsis. Research was also conducted on barley and the crop called yam bean (Pachyrhizus erosus) that reveals the AHLs determining the detoxification enzymes called GST were found less in yam bean. [48]

Quorum sensing-based regulatory systems are necessary to plant-disease-causing bacteria. Looking towards developing new strategies based on plant-associated microbiomes, the aim of further study is to improve the quantity and quality of the food supply. Further research into this inter-kingdom communication also enhances the possibility of learning about quorum sensing in humans. [49]

Quorum quenching is the process of preventing quorum sensing by disrupting signalling. [50] This is achieved by inactivating signalling enzymes, by introducing molecules that mimic signalling molecules and block their receptors, by degrading signalling molecules themselves, or by a modification of the quorum sensing signals due to an enzyme activity. [11] [50] [51] [52]

Inhibition Edit

Closantel and triclosan are known inhibitors of quorum sensing enzymes. [53] Closantel induces aggregation of the histidine kinase sensor in two-component signalling. The latter disrupts the synthesis of a class of signalling molecules known as N-acyl homoserine lactones (AHLs) by blocking the enoyl-acyl carrier protein (ACP) reductase. [53] [54]

Mimiek Bewerken

Two groups of well-known mimicking molecules include halogenated furanones, which mimic AHL molecules, and synthetic Al peptides (AIPs), which mimic naturally occurring AIPs. These groups inhibit receptors from binding substrate or decrease the concentration of receptors in the cell. [53] Furanones have also been found to act on AHL-dependant transcriptional activity, whereby the half life of the autoinducer-binding LuxR protein is significantly shortened. [55]

Degradation Edit

Recently, a well-studied quorum quenching bacterial strain (KM1S) was isolated and its AHL degradation kinetics were studied using rapid resolution liquid chromatography (RRLC). [56] RRLC efficiently separates components of a mixture to a high degree of sensitivity, based on their affinities for different liquid phases. [57] It was found that the genome of this strain encoded an inactivation enzyme with distinct motifs targeting the degradation of AHLs. [56]

Modifications Edit

As mentioned before, N-acyl-homoserine lactones (AHL) are the quorum sensing signaling molecules of the Gram-negative bacteria. However, these molecules may have different functional groups on their acyl chain, and also a different length of acyl chain. Therefore, there exist many different AHL signaling molecules, for example, 3-oxododecanoyl-L-homoserine lactone (3OC12-HSL) or 3-hydroxydodecanoyl-L-homoserine lactone (3OHC12-HSL). The modification of those quorum sensing (QS) signaling molecules is another sort of quorum quenching. This can be carried out by an oxidoreductase activity. [11] As an example, we will discuss the interaction between a host, Hydra vulgaris, and the main colonizer of its epithelial cell surfaces, Curvibacter spp. Those bacteria produce 3-oxo-HSL quorum sensing molecules. [11] However, the oxidoreductase activity of the polyp Hydra is able to modify the 3-oxo-HSL into their 3-hydroxy-HSL counterparts. [11] We can characterize this as quorum quenching since there is an interference with quorum sensing molecules. In this case, the outcomes are different than just QS inactivation. Indeed, the host modification results in a phenotypic switch of Curvibacter, which modifies its ability to colonize the epithelial cell surfaces of H. vulgaris. [11]

Applications Edit

Applications of quorum quenching that have been exploited by humans include the use of AHL-degrading bacteria in aquacultures to limit the spread of diseases in aquatic populations of fish, mollusks and crustaceans. [58] This technique has also been translated to agriculture, to restrict the spread of pathogenic bacteria that use quorum sensing in plants. [58] [59] Anti-biofouling is another process that exploits quorum quenching bacteria to mediate the dissociation of unwanted biofilms aggregating on wet surfaces, such as medical devices, transportation infrastructure and water systems. [58] [60] Quorum quenching is recently studied for the control of fouling and emerging contaminants in electro membrane bioreactors (eMBRs) for the advanced treatment of wastewater. [61]

Social insect colonies are an excellent example of a decentralized system, because no individual is in charge of directing or making decisions for the colony. Several groups of social insects have been shown to use quorum sensing in a process that resembles collective decision-making.

Voorbeelden Bewerken

Ants Edit

Colonies of the ant Temnothorax albipennis nest in small crevices between rocks. When the rocks shift and the nest is broken up, these ants must quickly choose a new nest to move into. During the first phase of the decision-making process, a small portion of the workers leave the destroyed nest and search for new crevices. When one of these scout ants finds a potential nest, she assesses the quality of the crevice based on a variety of factors including the size of the interior, the number of openings (based on light level), and the presence or absence of dead ants. [62] [63] The worker then returns to the destroyed nest, where she waits for a short period before recruiting other workers to follow her to the nest that she has found, using a process called tandem running. The waiting period is inversely related to the quality of the site for instance, a worker that has found a poor site will wait longer than a worker that encountered a good site. [64] As the new recruits visit the potential nest site and make their own assessment of its quality, the number of ants visiting the crevice increases. During this stage, ants may be visiting many different potential nests. However, because of the differences in the waiting period, the number of ants in the best nest will tend to increase at the greatest rate. Eventually, the ants in this nest will sense that the rate at which they encounter other ants has exceeded a particular threshold, indicating that the quorum number has been reached. [65] Once the ants sense a quorum, they return to the destroyed nest and begin rapidly carrying the brood, queen, and fellow workers to the new nest. Scouts that are still tandem-running to other potential sites are also recruited to the new nest, and the entire colony moves. Thus, although no single worker may have visited and compared all of the available options, quorum sensing enables the colony as a whole to quickly make good decisions about where to move.

Honey bees Edit

Honingbijen (Apis mellifera) also use quorum sensing to make decisions about new nest sites. Large colonies reproduce through a process called swarming, in which the queen leaves the hive with a portion of the workers to form a new nest elsewhere. After leaving the nest, the workers form a swarm that hangs from a branch or overhanging structure. This swarm persists during the decision-making phase until a new nest site is chosen.

The quorum sensing process in honey bees is similar to the method used by Temnothorax ants in several ways. A small portion of the workers leave the swarm to search out new nest sites, and each worker assesses the quality of the cavity it finds. The worker then returns to the swarm and recruits other workers to her cavity using the honey bee waggle dance. However, instead of using a time delay, the number of dance repetitions the worker performs is dependent on the quality of the site. Workers that found poor nests stop dancing sooner, and can, therefore, be recruited to the better sites. Once the visitors to a new site sense that a quorum number (usually 10–20 bees) has been reached, they return to the swarm and begin using a new recruitment method called piping. This vibration signal causes the swarm to take off and fly to the new nest location. In an experimental test, this decision-making process enabled honey bee swarms to choose the best nest site in four out of five trials. [66] [67]

Quorum sensing has been engineered using synthetic biological circuits in different systems. Examples include rewiring the AHL components to toxic genes to control population size in bacteria [68] and constructing an auxin-based system to control population density in mammalian cells. [69] Synthetic quorum sensing circuits have been proposed to enable applications like controlling biofilms [70] or enabling drug delivery. [71]

Quorum sensing can be a useful tool for improving the function of self-organizing networks such as the SECOAS (Self-Organizing Collegiate Sensor) environmental monitoring system. In this system, individual nodes sense that there is a population of other nodes with similar data to report. The population then nominates just one node to report the data, resulting in power savings. [72] Ad hoc wireless networks can also benefit from quorum sensing, by allowing the system to detect and respond to network conditions. [73]

Quorum sensing can also be used to coordinate the behavior of autonomous robot swarms. Using a process similar to that used by Temnothorax ants, robots can make rapid group decisions without the direction of a controller. [74]


Orchids That Thrive on Ants

Orchid do not attract ants, as I said before.

But I have to include one side note here: there are two orchid that do. As each orchid will produce pheromones (perfume) to attract a certain type of insect or pollinator, the Cham orchis alpine en de Frog Orchid specifically attract ants as their pollinators.

It’s highly doubtful that you will be cultivating these particular orchid genera, since the Cham Orchis Alpine grows in the subarctic plains of Russia, Scandinavia, and the Alps (unless you like your indoors near zero).

It’s amazing to me how well orchids have adapted to diversify into so many genera and species. Since life is extremely harsh in the subalpine parts of Europe, the Cham orchis had to attract what could live in those conditions, which happened to be ants and beetles.

The second orchid that attracts ants, Dactylorhiza viridis or the Frog Orchid, is more commonly found in the United States and Canada. It also has adapted to live from South Carolina all the way into Alaska, but didn’t confine itself to North America.

The Frog Orchid is a world traveler, found also in the colder parts of Europe and Asia. Its small green flowers are hardly noticeable among the abundant leaves. You can check out more information on this orchid from the North American Orchid Conservation.

Besides these two, not many other orchids attract ants. This means that if you have an ant infestation, then something else is attracting them. To properly rid your orchid of them, your need to find what’s alluring them into your potting medium.


The purpose of this experiment was to determine which flavor ants are most attracted to.

I first became interested in this idea when I found ants crawling over various food items like a fruit snack and dog food.

The information gained from this experiment can help people with ants living in their homes to uncover natural, effective ant bait. Homeowners with ant problems spend many dollars per year to try do get rid of ants. It would cost consumers much less just to use common, around-the-house substances.

My hypothesis is that the ants will be most attracted to a sweet flavor rather than the other flavors sour, salty, bitter, or control (water).

I base my hypothesis on the results of an interview with an employee of Weaver Exterminating Service who said that ants are generally attracted to sugar and other sweet compounds. I also base my hypothesis on personal experiences and encounters that I have had with ants.

The constants in this study were:
-Size of bread piece
-Kind of bread
-External temperature of testing area
-Time of day observations and measurements are made
-Time of day food was replaced
-Amount of solution on piece of bread.
-Source of ants
All ants were kept in the same environment and have equal access to all five flavors.

The manipulated variable was the flavor of the solution that was dropped on the bread squares.

The responding variable was the number of ants attracted to each flavor.

To measure the responding variable I took pictures of the ants at pre-planned time intervals. Then I took a count of the ants that were at each station in each picture.


QUANTITY ITEM DESCRIPTION
200 mieren
1 loaf White Bread
1 Glass Terrarium
1 Digital Camera
amount n/a Sand (for Ants&rsquo Habitat)
amount n/a Leaves (for Ants&rsquo Habitat)
25 squares Tin foil (3cm by 3cm)
1 Eye dropper
1 10 mL Graduated Cylinder
1 Magnetic Stirrer
1 Water bath (warm)

500 grams
Deionized water

1.0gram
Natriumchloride

5.0grams
Sucrose

.15 grams
Citroenzuur

.15 grams
Caffeine

A. Preparing the terrarium with a habitat suitable for ants

1) Put 3 centimeters of sand, soil and beauty bark mixture in the bottom.
2) Place moist, rotting wood in random locations inside the terrarium.
3) Spray water on the sand to form a more suitable sand texture for the ant colony.

B. Preparing the solutions and bread slices
To achieve the following flavors, make these solutions by following the next steps.

1) Solution 1: SWEET flavor- 5% Sucrose: Dissolve 5.0 grams of sucrose into 95.0 grams of deionized water. Warm up solution to mix.
2) Solution 2: SOUR flavor- 0.15% Citric Acid: Mix 0.15 grams of citric acid with 99.85 grams of deionized water. Using a magnetic stirrer, slowly mix the solution.
3) Solution 3: SALTY flavor- 1.0% Sodium Chloride: Dissolve 1.0 grams of sodium chloride into 99.0 grams of deionized water. Warm up solution to mix.
4) Solution 4: BITTER flavor- 0.15% Caffeine: Mix .15 grams of caffeine with 99.85 grams of deionized water.
5) Solution 5: NO flavor (control)- 100% Deionized Water: 100 grams of deionized water.
6) Cut five squares of bread 2cm by 2cm and (1) centimeter thick.
7) Drop 0.5 milliliter (13 drops) of sweet solution onto a bread square using an eyedropper.
8) Flip square over and drop 0.5 mL (13 drops) of solution on that side.
9) Repeat steps seven and eight using the sour, bitter, salty and control solutions on separate pieces of bread.
10) Cut 25 squares of tin foil each 6cm by 6cm.
11) Place squares of bread on top of tin foil and put ants into terrarium.
12) Every two hours, record the number of ants on each bread square, then take 1 picture with the digital camera.
13) Repeat steps six through eleven three times each day for five days.

C. Following steps six through eleven, change the bread squares at each station after 24 hours of exposure to the ants.

D. Analyzing Data
1) At 1:00, 3:00 and 5:00 pictures were taken. Names/Dates were added to pictures as soon as they were processed.
2) This process was repeated after each day with the trial pictures.
3) Averages were taken of each station&rsquos data after the testing period is completely over.
4) Graph all results.

The original purpose of this experiment was to determine which flavor ants were attracted to most.

The results of the experiment were that the ants were attracted to the sweet flavored bread square more than any of the other flavors, but on a rare occasion they would visit the sour, bitter, and salty squares. They also did not visit the control (water) station often, in fact I only observed one ant at this station in the entire experiment.

Please take a look at the graph to see the results.

My hypothesis was that the ants would prefer the sweet flavor to the other flavors: sour, bitter, salty, and control.

The results indicate that this hypothesis should be accepted.

Because of the results of this experiment, I wonder if the ants would prefer a sweet liquid to a sweet flavored solid. I also wonder if this same result would occur for other "pest" insects, like termites or cockroaches.

If I were to conduct this project again I would try different substances and carriers for the different flavors. I might have attempted to determine whether the ants preferred a viscous (gel-like) liquid versus a non-viscous (watery) liquid. Observing more ants and observing them for a longer duration of time would make the experiment more reliable.

Ants belong to an order of insects called Hymenoptera this group also includes bees, wasps, and sawflies. They belong to the insect family Formicidae meaning &lsquoant family&rsquo. There are over 60 genre existing in North America comprising hundreds of different species on this continent alone.

ANTS
Ant Species
There are many different kinds of ants all over the world. Some kinds of ants among the best known are: fire ants, army ants, carpenter ants, driver ants, harvester ants, weaver ants, fungus- gardening ants, aphid- tending ants, honeypot ants, and acacia ants.

Habitat
Ants can be found in many places such as soil, leaf litter, rotting wood and dead trees. Ants live all over the world, except for the Arctic and Antarctic and some islands, also on the coldest mountain tops. They are most abundant in the tropical rainforests and other tropical regions.

Colony Life
All ants are social. In fact they are the only insects in which all species are social. Large groups of ants live in colonies or communities together. In the majority of ants, colonies are families or groups of related families. These groups consist of one or more queens, who rule the colony, and males, whose only job is to fertilize the queen and then die soon after. The workers in the colony are only females. These workers are divided into several working classes including: enlargement and repair of the nest, taking care of the larvae, tending to the queen, defending the colony, and foraging for food.

Anatomie
The shape of the ant head can be oval shaped, spherical, triangular or even rectangular it differs among species. All ants have an opening in the back of their head, through which the beginning of the digestive tract, nerves and blood pass through. Inside the mouth are three different parts. The mandibles, or jaws, are long and broad and are toothed, or serrated. Ants use their mandibles for collecting and carrying food, digging, building nests, cutting and fighting. The maxillae, or lower jaws, are used to extract liquids from foods. Ants use their tongues for sucking up the liquid food. Also two pairs of slender palpi are inside the mouth, that resemble antennae, and play an important role in eating.

Ants have two compound eyes each are made of light-sensitive compartments called ommatidia. Other types of ants have three simple eyes called ocelli on the tops of their heads. Different species have developed sight, but some are completely blind. Vision is rather unimportant to ants because they spend much of their time underground anyway.

At the front of the head is a pair of antennae, which contain organs of taste, smell and touch.
Most ants&rsquo antennae are elbow-shaped, somewhat like a human arm. An ant&rsquos main source of information is its pair of antennae. Ants use their antennae to find out about their surroundings.

Joined to the head is the middle part of the body known as the alitrunk. Attached to the alitrunk are three pairs of legs. Each leg is jointed and has a claw at the end used for gripping hard to grasp surfaces. The legs are not only used for walking and running, but also more skillful tasks, including handling food and carrying supplies. The two front legs have miniature combs used for cleaning the ant and its antennae. In males and young queens, the alitrunk holds two pairs of wings inside.

Just behind the alitrunk is the narrow petiole. The petiole is usually a two- segmented section that appears to be a waist. This body part aids the ant when it is going through winding underground passageways.

The gaster is the hindmost section of the ant. The gaster contains the heart, most of the digestive system, the reproductive system and the excretory system. When an ant&rsquos digestive system is full of food, the gaster expands by ballooning out.

Voeden
Some and species hunt different insects, others collect seeds. Honeypot ants cultivate certain insects that the ants "milk" in order to obtain a sweet substance known as honeydew. A few species even grow their own fungi gardens to feed upon.

Spijsvertering
Adult ants are able to digest only liquid foods. Ants that obtain food from solids first have to mix digestive juices into the food to help dissolve it, then use their tongues to lap up the resulting juices and semiliquid food. Inside the mouth, any leftover solid foods enter a chamber beneath the mouth opening. Within the chamber lies a series of screens, which filter out the solid food and turn it into a solid pellet that the ant soon removes from its mouth. From the mouth, the food is passed into an organ called the crop, which is an expandable sack in which liquids can be stored for long periods of time without being digested. Once the ant reaches the colony it regurgitates most of the food for other workers to eat. A valve called the proventriculus in the inner section of the crop lets a trickle of food pass into the ant&rsquos mid-gut, where it can be digested.

  • Sucrose was added to deionized water, to obtain a sweet flavor.
  • When mixed with deionized water, Sodium chloride created a salty flavor.
  • Citric acid added to deionized water made a sour flavor.
  • When Caffeine was mixed with deionized water, it resulted in a bitter flavor.
  • Deionized water was the substance that was considered control

Although ants are sometimes considered a household pest, they are able to perform many necessary functions inside ecosystems. Ants turn soil, move nutrients and organic matter, scatter seeds, serve as food for larger animals, and sometimes pollinate flowers. Many species dig underground nests with several openings and passageways. Air and water can pass through these tunnels, providing oxygen and moisture for plant roots. Ants play a very important part in our world.

Carlin, Norman F. "Ant" WorldBook Encyclopedia, 1995 Vol. 1-A Pp. 520-528

Greenland, Caroline. "Ants" Natures Children Series: Sherman Turnpike, Danbury, CT., Grolier Educational Corporation, 1986


Ants Count Their Way Home

Desert ants are very good at finding their way home. How they do that has been a mystery, until now. A clever experiment in Germany finds that these ants get home by counting their steps. Ants with shortened legs stopped short of their nests, while ants outfitted with stilts walked too far.

This is MORNING EDITION from NPR News. I'm Lynn Neary.

And I'm Steve Inskeep. Good morning.

This next story sheds light on one of nature's tiny mysteries, the question of how some insects find there way around. You were just wondering this, weren't you? Desert ants may wander around for hours searching for food. When they find it they make beeline back to their nest.

Now scientists have figured out how they do that, as NPR's Richard Harris reports.

Ants may be tiny but they are also amazing. A desert ant can wander for hours in a featureless landscape, but it can usually finds its way straight back to its nest. These ants maintain a sense of direction simply by keeping track of all of their twists and turns.

Measuring distance, however, is a tricky business. Harold Wolf at the University of Ulm in Germany says one thought was that these ants use their eyes to measurer the rate at which the scenery is passing by. That's what bees do but not so for ants.

Mr. HAROLD WOLF (University of Ulm): You can, for instance, put them on a conveyor belt and move a visual pattern underneath them. But it doesn't alter the distance measurement of the ants.

HARRIS: So if ants are using their eyes to measure distance, what are they using? Wolf gave his graduate student, Mathias Whitlinger(ph), the crack assignment to figure out how the ants do find their way home. One thing he tried was to clip off the ends of the ant's legs. He says desert ants often lose there feet in the searing hot desert sand anyway.

The ants then set across a simulated desert in a lab, and sure enough with shorter legs they took shorter steps. And they stopped short of their nest. That suggested that the ants are actually counting there steps. But Wolf says it doesn't prove the point.

Mr. WOLF: You can always argue, okay, it hurts and the animal's injured and the animal can't walk that far anymore, so it'll stop short anyway. And so the good idea was just extend the leg.

HARRIS: They extended the ants legs by building stilts out of fine pig hairs and then gluing them on the end of the ant's legs. And as you would expect with each step on stilts the ants covered more ground.

Mr. WOLF: And in fact they did walk farther.

HARRIS: The ants with stilt legs overshot their nest. So as they report in Science Magazine, it appears that ants really are counting their steps in order to gauge distance. But of course insects aren't counting with numbers. So there must some other mechanism within the nervous system that makes that tally. Wolf has no idea what that would be.

Mr. WOLF: You'd have to record the nervous system of these animals, and they're pretty small, so that's difficult.

HARRIS: Too difficult, at least with today's technology. But it is a deeply interesting question. The answer could help explain how some animals navigate, often better than we humans can manage. Wolf says if they can figure it out, it could also be useful for building robots.

Mr. WOLF: If you want to build a robot that finds it's own around, they have to navigate, and, well, it's easy to do this in a rather coarse way. But if you really wanted to be exact and find a way exactly back to where it came from, that's quite a problem.

HARRIS: A problem that lowly desert ants have solved. If only we knew their whole secret. Richard Harris, NPR News.

Copyright & kopie 2006 NPR. Alle rechten voorbehouden. Bezoek onze website met gebruiksvoorwaarden en toestemmingspagina's op www.npr.org voor meer informatie.

NPR-transcripties worden op een spoeddeadline gemaakt door Verb8tm, Inc., een NPR-aannemer, en geproduceerd met behulp van een eigen transcriptieproces dat is ontwikkeld met NPR. Deze tekst is mogelijk nog niet in zijn definitieve vorm en kan in de toekomst worden bijgewerkt of herzien. Nauwkeurigheid en beschikbaarheid kunnen variëren. Het gezaghebbende record van NPR's programmering is het audiorecord.


Bekijk de video: MIERENNEST (December 2021).