The emergence and evolution of a referential code in populations of bee-like agents
यह अध्ययन एजेंट-आधारित मॉडलिंग का उपयोग करके यह प्रदर्शित करता है कि मधुमक्खियों के संचार कोड सीधे संकेत देने से गुरुत्वाकर्षण-संदर्भित संकेतों की ओर कैसे विकसित हो सकते हैं, बशर्ते कि विशिष्ट पारिस्थितिक स्थितियाँ, उत्परिवर्तन दरें और बाह्य लाभ प्रेषकों और प्राप्तकर्ताओं के बीच परिवर्तनों को समन्वित करने के लिए संरेखित हों।
मूल पेपर CC BY 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/) के तहत लाइसेंस किया गया है। यह एक ऐसे प्रीप्रिंट की AI से तैयार की गई व्याख्या है जिसकी अभी सहकर्मी समीक्षा नहीं हुई है। यह चिकित्सकीय सलाह नहीं है। इस सामग्री के आधार पर स्वास्थ्य संबंधी फैसले न लें। पूरा डिस्क्लेमर पढ़ें
पशु जगत में संचार, संदेश भेजने वालों और प्राप्त करने वालों के बीच एक साझा समझ पर निर्भर करता है। यदि कोई प्रेषक (sender) संकेत के अर्थ को बदल देता है और प्राप्तकर्ता (receiver) इसे समझने के अपने तरीके में बदलाव नहीं करता है, तो संवाद टूट जाता है। यह समन्वय की समस्या मधुमक्खियों को देखते समय विशेष रूप से दिलचस्प हो जाती है, जो भोजन खोजने के लिए अपने साथियों को बताने हेतु एक जटिल शारीरिक गति का उपयोग करती हैं। दशकों से, वैज्ञानिक जानते हैं कि विभिन्न मधुमक्खी प्रजातियां इस संकेत के अलग-अलग संस्करणों का उपयोग करती हैं। कुछ मधुमक्खियां, जो क्षैतिज (horizontal) कॉम्ब्स वाले घोंसलों में रहती हैं, भोजन के स्रोत की ओर सीधे अपने शरीर को इंगित करती हैं। अन्य, जो पेड़ों के खोखले हिस्सों में ऊर्ध्वाधर (vertical) कॉम्ब्स वाले घोंसलों में रहती हैं, भोजन की ओर सीधे संकेत नहीं कर सकतीं। इसके बजाय, वे गुरुत्वाकर्षण को एक संदर्भ के रूप में उपयोग करती हैं, और सूर्य की दिशा के अनुरूप अपने शरीर को एक कोण पर झुकाती हैं।
विकासवादी जीवविज्ञानियों (evolutionary biologists) के लिए बड़ा सवाल यह था कि एक प्रजाति बिना संचार करने की क्षमता को पूरी तरह खोए, एक प्रणाली से दूसरी प्रणाली में कैसे स्विच कर सकती है। यदि मधुमक्खियां अपने साथियों द्वारा इस नए तरीके को सीखने से पहले ही गुरुत्वाकर्षण-आधारित प्रणाली का उपयोग करने लगतीं, तो कॉलोनी भूख से मर जाती। इसके विपरीत, यदि वे एक नए तरीके से संवाद करने का तरीका सीखने से पहले ही सीधे संकेत देना बंद कर देतीं, तो संदेश खो जाता। इस संक्रमण के लिए एक नाजुक संतुलन की आवश्यकता होती है जहाँ कोड धीरे-धीरे बदलता है, और प्रेषक तथा प्राप्तकर्ता दोनों एक साथ (in lockstep) विकसित होते हैं।
इस बात की जांच करने के लिए कि यह बदलाव कैसे हुआ होगा, शोधकर्ताओं ने विकसित होती मधुमक्खी कॉलोियों का एक कंप्यूटर सिमुलेशन बनाया। उन्होंने प्रयोगशाला में वास्तविक मधुमक्खियों का मॉडल नहीं बनाया, बल्कि आभासी एजेंटों (virtual agents) की आबादी बनाई जो मधुमक्खियों की तरह व्यवहार करती थीं, जिनमें समय के साथ उत्परिवर्तित (mutate) होने वाले वंशानुगत गुण भी थे। लक्ष्य यह देखना था कि किन परिस्थितियों में एक प्रत्यक्ष-संकेत (direct-pointing) कोड उभरता है और, अधिक महत्वपूर्ण रूप से, क्या एक आबादी सुचारू रूप से गुरुत्वाकर्षण-संदर्भित कोड में परिवर्तित हो सकती है बिना संचार प्रणाली के ध्वस्त हुए। सिमुलेशन ने पूरी कॉलोनी को विकास की एक एकल इकाई के रूप में माना, क्योंकि वास्तविक मधुमक्खी कार्यकर्ता बंध्य (sterile) होती हैं और एक ही जीन साझा करती हैं, जिसका अर्थ है कि प्राकृतिक चयन पूरे समूह की सफलता पर कार्य करता है न कि व्यक्तिगत मधुमक्खियों पर।
अध्ययन का पहला भाग इस बात पर केंद्रित था कि प्रत्यक्ष-संकेत कोड वास्तव में कैसे शुरू होता है। शोधकर्ताओं ने कई अलग-अलग खाद्य वातावरणों का परीक्षण किया, जिसमें खाद्य पैच की संख्या और उनके आकार को बदला गया। उन्होंने पाया कि एक सटीक संकेत प्रणाली तब आसानी से विकसित होती है जब भोजन ढूंढना मध्यम रूप से कठिन होता है। यदि भोजन बहुत कम है, तो पर्याप्त सफल खोजकर्ता (foragers) नहीं होते जो नृत्य को सक्रिय कर सकें। यदि भोजन बहुत प्रचुर मात्रा में है, तो मधुमक्खियां बिना किसी प्रयास के घूमकर उसे आसानी से पा लेती हैं, इसलिए संकेत देने की आवश्यकता नहीं होती। लेकिन मध्य मार्ग में, जहाँ भोजन बिखरा हुआ है और उसे खोजने के लिए कुछ प्रयास की आवश्यकता होती है, वहां प्रत्यक्ष-संकेत कोड स्थिर हो जाता है। मधुमक्खियां सटीक रूप से संकेत करना सीख जाती हैं, और उनके साथी उन संकेतों का पालन करना सीख जाते हैं, जिससे सूचना साझा करने की एक विश्वसनीय प्रणाली बन जाती है।
दूसरे भाग में, शोधकर्ताओं ने एक कठिन संक्रमण को संबोधित किया। शोधकर्ताओं ने एक बाहरी दबाव पेश किया जिसने ऊर्ध्वाधर कॉम्ब्स को फायदेमंद बना दिया, शायद इसलिए क्योंकि वे संरचनात्मक रूप से अधिक मजबूत या कुशल थे। जैसे-जैसे आभासी कॉम्ब्स झुकने लगे, पुराना प्रत्यक्ष-संकेत प्रणाली विफल होने लगी क्योंकि घोंसले की ज्यामिति अब भोजन की ओर सीधी रेखा की अनुमति नहीं देती थी। शोधकर्ताओं ने पूछा कि क्या मधुभक्खियां पुराने सिस्टम के बेकार होने से पहले गुरुत्वाकर्षण-आधारित प्रणाली में स्विच कर सकती हैं। उन्होंने पाया कि यह संक्रमण संभव है, लेकिन यह कुछ विशिष्ट कारकों पर बहुत अधिक निर्भर करता है।
सबसे महत्वपूर्ण कारक जनसंख्या में नए लक्षणों के प्रकट होने की दर थी। यदि उत्परिवर्तन (mutations) बहुत धीरे होते, तो कॉलोनी बदलती ज्यामिति के अनुसार तेजी से अनुकूलन नहीं कर पाती और संचार टूट जाता। एक तेज़ उत्परिवर्तन दर ने प्रेषकों और प्राप्तकर्ताओं को एक साथ तालमेल बिठाने की अनुमति दी। दूसरा प्रमुख कारक ऊर्ध्वाधर कॉम्ब द्वारा प्रदान किया जाने वाला लाभ था; यदि लाभ बहुत कम होता, तो कॉलोनी के पास इस जोखिम भरे बदलाव को करने का बहुत कम प्रोत्साहन होता। शोधकर्ताओं ने यह भी पाया कि यदि प्रेषकों और प्राप्तकर्ताओं में उत्परिवर्तन जुड़े हुए थे—अर्थात, एक मधुमक्खी के नाचने के तरीके में बदलाव उसके नृत्य को समझने के तरीके से आनुवंशिक रूप से जुड़ा था—तो संक्रमण के सफल होने की संभावना बहुत अधिक थी। इस जुड़ाव ने यह सुनिश्चित किया कि बातचीत के दोनों पक्ष एक साथ विकसित हों, न कि एक-दूसरे से अलग हो जाएं।
सिमुलेशन ने दिखाया कि एक बार जब ये शर्तें पूरी हो गईं, तो प्रत्यक्ष-संकेत से गुरुत्वाकर्षण-संदर्भित प्रणाली में संक्रमण विश्वसनीय रूप से हुआ। कॉलोनी को संचार की विनाशकारी विफलता का सामना नहीं करना पड़ा। इसके बजाय, मधुमक्खियों ने दोनों प्रणालियों का मिश्रण उपयोग करते हुए धीरे-धीरे दोनों को मिला लिया, जब तक कि गुरुत्वाकर्षण प्रणाली पूरी तरह से प्रभावी नहीं हो गई। यह सुझाव देता है कि प्रकृति में देखा गया बदलाव, जहाँ कुछ मधुमक्खी प्रजातियां सीधे संकेत करती हैं और अन्य गुरुत्वाकर्षण का उपयोग करती हैं, पूर्ण समयबद्धता का चमत्कार नहीं है बल्कि एक व्यवहार्य विकासवादी पथ है। इसके लिए विशिष्ट पारिस्थितिक और आनुवंशिक परिस्थितियों की आवश्यकता होती है, लेकिन यह एक ऐसा पथ है जिस पर एक आबादी अपना रास्ता भटके बिना चल सकती है।
अध्ययन निष्कर्ष निकालता है कि हालांकि हम आधुनिक मधुमक्खी नृत्य की सटीक ऐतिहासिक घटनाओं के क्रम को नहीं जान सकते, लेकिन ऐसे परिवर्तन के यांत्रिकी (mechanics) सुदृढ़ हैं। एक साझा कोड को संचार के संबंध को तोड़े बिना संशोधित किया जा सकता है, बशर्ते वातावरण परिवर्तन के लिए प्रेरित करे और जनसंख्या में अनुकूलन के लिए आनुवंशिक लचीलापन हो। यह कार्य एक संभावित स्पष्टीकरण प्रदान करता है कि कैसे एक जटिल, अमूर्त संचार प्रणाली, एक सरल और अधिक प्रत्यक्ष प्रणाली से विकसित हो सकती है, जिससे उस समन्वय पहेली को हल किया गया है जिसने लंबे समय से वैज्ञानिकों को मंत्रमुग्ध किया है।
अपने क्षेत्र के पेपरों की भीड़ में उलझे हुए हैं?
आपके रिसर्च कीवर्ड से मेल खाने वाले सबसे नए और अलग सोच वाले पेपरों का रोज़ाना Digest पाएँ—तकनीकी सारांश के साथ, आपकी भाषा में।