מחקר מצא שהמידע מהשדה המגנטי של כדור הארץ משפיע על רכישת יכולות הניווט של מינים שונים של נמלים ועל התפתחות אזורי המוח שקשורים בזיכרון ובלמידה של הנמלה
ציפורים עושות את זה, דבורים עושות את זה, אפילו חלק מהפרפראים עושים את זה, ולא מזמן גילינו שיש גם מיני נמלים שמשתמשים בשדה המגנטי של כדור הארץ לשם ניווט. מחקר חדש מצא שהשדה המגנטי נחוץ לפיתוח מיומנויות הניווט של הנמלה ומשפיע על התפתחות אזורי המוח שלה שקשורים בזיכרון ולמידה.
כמו ילידי דור ה-Y, גם הנמלים לא נוטות להישאר באותה משרה כל חייהן. בצעירותן הן מתמחות בתפקידים ביתיים, כמו טיפוח ותחזוקה של הקן, בבגרותן הן עוברות הסבה מקצועית, ובחלק מהמינים הן הופכות למלקטות. המשרה החדשה מאלצת אותן לצאת מהקן, להתרחק ממנו ולדעת לחזור אליו עם מזון.
במהלך הכשרתן לתפקיד, הנמלים מקיימות תהלוכות למידה (learning walks): הן מקיפות את הקן במעגלים ומפעם לפעם הן נעצרות, מסתובבות על צירן כמו בלרינות בפירואט ומשקיפות אל עבר פתח הקן. הפעולה הזאת מאפשרת להן ללמוד להשתמש במידע חושי, למשל אור מקוטב, כדי לאתר את מיקומן במרחב ולזהות איפה הן נמצאות ביחס לקן. חלק מהאור שמגיע מהשמש במהלך שעות היום עובר קיטוב, כלומר הופך להיות בעל כיווניות מסוימת כשהוא עובר את שכבת האטמוספרה. הקיטוב הזה, שמשתנה מדי שעה עם סיבוב כדור הארץ, מסייע לציפורים, לדבורים ולנמלים לזהות את מיקומה של השמש, וכך מסייע להן לזהות גם את מיקומן. המידע שמגיע ממפת השמיים הזאת משתנה במשך היום, ולכן בעלי חיים שמנווטים לפיה צריכים נקודת ייחוס – מידע קבוע שלפיו אפשר לכייל את מיקומם.
כדי שהנמלים יוכלו לפענח את המידע המשתנה הזה, הוא צריך להיות מכויל מול נקודת ייחוס קבועה, למשל תמונה פנורמית, ריח שמגיע מכיוון מסוים או השדה המגנטי של כדור הארץ. בשנת 2018 דיווחה קבוצת חוקרים מגרמניה שבדומה לציפורים, צבים, עשים מסוימים, פרפרים, ציפורים ודבורים, גם נמלי נווטת דוגונית (Cataglyphis nodus) משתמשות בשדה המגנטי של כדור הארץ ובאמצעותו הן מכיילות את המצפן הפנימי שלהן.
אותה קבוצה שבה לחקור את קיני הנמלים בפארק הלאומי סכיניאס (Schinias) שבדרום יוון, ומצאה במחקר חדש שהשדה המגנטי הוא לא רק עוד רמז שעוזר לנמלים לנווט את דרכן בבגרותן, אלא מרכיב מרכזי ביכולתן לכייל את מערכת הניווט שלהן בתקופת ההכשרה וגורם מעצב בהתפתחות האזורים שאחראים על למידה וזיכרון במוחותיהן.
חישה של השדה המגנטי מאפשרת לנמלים לכייל את מיקומן, בדומה למצפן, ולפענח מידע שמתקבל מחושים נוספים. כדור הארץ מייצר שדה מגנטי קבוע שצידו האחד בקוטב הצפוני וצידו האחר בקוטב הדרומי | מקור: Designua, Shutterstock
נמלה ממגנטת
החוקרים התמקדו בנמלים צעירות שעוד לא צעדו בתהלוכות למידה. הם פיתחו מתקן שמשבש את השדה המגנטי, הציבו אותו מעל הקינים ויצרו באמצעותו שיבושים שונים. בקינים מסוימים הם נטרלו את השדה המגנטי בעת תהלוכות הלמידה, באחרים הם גרמו לשדה המגנטי לזוז במהלך היום בהתאם למיקום השמש, ובקינים נוספים הם החלישו את האותות. לשם השוואה החוקרים תיעדו ואספו גם נמלים צעירות שנחשפו לשדה מגנטי תקין, שהמשיך להורות על מיקום הצפון באופן עקבי במשך כל היום.
כשהחוקרים שיבשו את אותות השדה המגנטי במהלך שעות היום, הנמלים החלו להתנהג בצורה משונה: הן לא הצליחו לשמור על הסיבוב המעגלי בתהלוכה, וכשהן עצרו לבצע את תרגיל הבלרינות שלהן, הן כבר לא הפנו את מבטן אל הכניסה לקן אלא לכיוונים אקראיים. אומנם החוקרים לא בדקו אם הנמלים הללו איבדו את יכולתן לנווט, אף על פי שבדיקה כזאת מתבקשת, אך הם בחנו כיצד והיכן המוח של הנמלים המבולבלות השתנה בתגובה לשיבוש של השדה המגנטי מדי שעה.
צוות המחקר שיבש את השדה המגנטי בסביבת הקן ופגע ברכישת כישורי הניווט של הנמלים הצעירות. מתקן סלילי הלמהולץ שבו השתמשו בניסוי | מקור: Robin Grob
שדה מגנטי לפיתוח הזיכרון והלמידה
מחקרים קודמים מצאו שתהלוכות הלמידה מובילות לשינויים דרסטיים במבנה של תאי עצב ובחיבוריות ביניהם בשני אזורים במוח שהם מרכזיים לעיבוד מידע חזותי ולהתמצאות, אבל המחקרים לא בחנו איך המידע שמתקבל מהשדה המגנטי משפיע על השינויים הללו. החוקרים השוו בין המוחות של הנמלים מהקבוצות השונות וראו שאצל הנמלים ששיבשו להן את השדה המגנטי, נקודת הייחוס נפגעה והן התקשו לזהות את כיוון הקן ולהביט אליו. בעקבות השיבושים והפגיעה בתהליך הלמידה, חלה ירידה משמעותית בנפח של גופי הפטרייה (mushroom bodies), שהם מבני מוח שמזוהים עם יצירה של זיכרונות ולמידה, ושל הקומפלקס המרכזי (central complex), שהוא אזור במוח שנמצא מתחת לגופי הפטרייה ומקושר לעיבוד של מידע חזותי ולניווט, בין אם על בסיס קרני השמש, כמו אצל פרפרי הדנאית המלכותית, או באמצעות אור הירח, כמו אצל חיפושית הזבל.
גופי הפטרייה, המכונים כך בשל המראה הפטרייתי שלהם, נמצאים ברקמת המוח של כל פרוקי הרגליים למעט סרטנאים, ולרוב מזוהים בתור מרכזי הלמידה והזיכרונות, במיוחד בתור מרכזי אחסון של זיכרונות שמבוססים על ריח. מחקרים נוספים קושרים את גופי הפטרייה גם עם יצירה של זיכרונות שמשולבים ממספר חושים וסוגי מידע, ועם יצירה של זיכרונות שקשורים בהתמצאות.
ירידה בנפח נצפתה גם בקומפלקס המרכזי, אזור הרגיש לחישה של השדה המגנטי. כשהנמלה לא מצליחה להשתמש בו לכיול בתקופת הלמידה, הממדים שלו קטנים מהרגיל והחיבורים בין תאי העצב שבו מתמעטים.
פגיעה בשדה המגנטי מביאה להתפתחות לקויה של אזורי המוח של הנמלה שמעורבים בזיכרון, בלמידה ובניווט. הדמיה תלת-ממדית של מוח הנמלה נווטת דוגונית. גופי הפטרייה באדום, הקומפלס המרכזי בירוק ושאר המוח בלבן | מקור: Instectbraindb
מנווטות עם כל הבא ליד
למרות ההשפעה של השדה המגנטי המשובש על מוח הנמלה הצעירה, המחקר דווקא מראה שהלמידה של הנמלים גמישה להפליא. למשל, כשהם ביטלו את השדה המגנטי או החלישו את עוצמתו, הנמלים התנהגו כאילו לא קרה כלום: החוקרים לא זיהו שיבושים בהתנהגות והמוחות של הנמלים היו זהים למוחותיהן של הנמלים בקבוצת הביקורת, שנהנו מלמידה נטולת הפרעות.
היכולת ללמוד לנווט גם בלי השדה המגנטי מעידה על כך שהנמלים מחביאות כמה שטיקים בשרוול, ואלה מאפשרים להן לכייל את המידע שמגיע מהאור המקוטב באמצעים חלופיים, אולי אפילו באמצעות תמונה פנורמית, כפי שעושות הדבורים, או באמצעות חוש הריח, הרוח או רטט. רק כשהשדה המגנטי קיים אך משובש, כך שהוא לא מאפשר למידה מספקת – רק אז ייפגעו הלמידה ועיצוב המוח של הנמלים.
