زنبور عسل مصنوعی

از زمانی که پروفسور کارل فون فریش برای نخستین بار در سال 1921 میلادی به طور مستند خاطر نشان ساخت که زنبورهای عسل برای گفتگو با یک‌دیگر «رقص دایره‌ای» اجرا می‌کنند دانشمندان در رویای ساختن زنبوری مصنوعی بوده‌اند که بتواند دقیقاً مشابهِ این‌گونه رفتارها را تقلید کند. فریش پس از انجام آزمایش‌های گوناگون ثابت کرد که زنبور شهدآور پس از تخلیه‌ی بارش شروع به رقص دایره‌ای می‌کند. به سرعت و با قدم‌های سریع در همان نقطه‌ای که هست در یک دایره‌ی تنگ راه می‌رود و مرتب جهت حرکت دایره‌ای را عوض می‌کند، به طوری که یک بار به سمت راست و بار دیگر به سمت چپ می‌رود و دائماً جهت راه رفتنش را تغییر می‌دهد. بدین طریق یک یا دو دایره ترسیم می‌کند. این رقص را معمولاً در شلوغ‌ترین نقطه‌ی کندو انجام می‌دهد تا تعداد بیش‌تری از زنبورها متوجه شوند. نزدیک‌ترین زنبورها به دنبالش می‌روند و در حالی که شاخک‌هایشان را به سمت جلو می‌چرخانند سعی می‌کنند که با قسمت عقبی بدن زنبور رقاص در تماس مستقیم قرار گیرند و در نتیجه آن‌ها هم عین زنبورهای رقاص روی همان مسیر و دایره‌ها به تعقیب آن می‌پردازند.
توضیح شکل: زنبور شهدآور در حال رقص نیم دایره‌ای

مدت این چرخش از چند ثانیه تا نیم دقیقه و یا یک دقیقه است. آن‌گاه زنبور رقاص رقصش را قطع و خود را از زنبورهای دنبال کننده جدا می‌کند تا در نقطه‌های دیگر کمی عسل از عسلدان خود بیرون آورد و بین کارگران تقسیم کند و دنبالش هم فوراً به رقص دایره‌ای بپردازد. پس از آن، ناگاه به سمت سوراخ کندو پرواز و از آن‌جا نیز به طرف محلی که عسل را کشف کرده بود پرواز می‌کند تا باز عسلدانش را با عسل پر کند و به کندو بازگردد و همان وضع و همان رقص را تکرار کند.
این رقص‌ها در تاریکی داخل کندو انجام می‌گیرد. بنابراین زنبورهای دیگر او را درحال رقصیدن نمی‌توانند ببینند. اگر حرکاتش را می‌فهمند و در تمام پیچ و واپیچ‌های رقص تعقیبش می‌کنند به این دلیل است که از حس بساوایی و بویاییشان استفاده می‌کنند و به کمک آن راهنمایی می‌شوند.
نتیجه این که زنبورهای دیگر نیز از وجود عسل یا شهد در نزدیکی کندو آگاه می‌شوند. حال اگر رفتار یکی از زنبورهای تعقیب کننده را با چشم زیر نظر بگیریم خواهیم دید که نخست بدنش را با پاها تمیز می‌کند، و آن‌گاه به سمت سوراخِ پرواز می‌رود. در آنجا بعد از مدت کوتاهی به پرواز در می‌آید و مدت زیادی طول نمی‌کشد که خود را به محل عسل یا شربت می‌رساند و به سایر زنبورها که به وسیله‌ی زنبور رقاص قبلاً بدان‌جا راهنمایی شده بودند ملحق می‌شود.
همین زنبورها هم پس از مکیدن مقداری شهد به کندو باز می‌گردند و خود نیز نظیر اولین زنبور رقاص به رقص می‌پردازند. بدین طریق رابطه‌ی بین رقص و عسل و زنبورها غیر قابل انکار است. زنبورها با رقص، وجود عسل را به آگاهی سایرین می‌رسانند، ولی مسأله این است که آن‌ها را چگونه و با چه وسیله تا این حد دقیق به محل عسل راهنمایی می‌کنند.
کارل فون فریش ضمناً ثابت کرده است که در زبان زنبور عسل معنای رقص دایره‌ای با رقص نیم دایره‌ای تفاوت دارد. رقص دایره‌ای به زنبورها می‌فهماند که شهد یا شربت در نزدیکی کندو قرار دارد و با رقص نیم دایره‌ای می‌فهمند که آن را در فاصله‌ی صد متری یا دورتر باید جستجو کرد.

توضیح شکل: حرکات مختلف رقص نیم دایره‌ی

یک رقص نیم دایره‌ای کامل عبارت است از ساختن دو نیم دایره و یک خط مستقیم. زمانی که فاصله‌ی شربت تا کندو صد متر باشد زنبورها در هر یک چهارم دقیقه نُه تا ده رقص نیم دایره‌ای انجام می‌دهند. اگر فاصله پانصد متر باشد شش بار، اگر هزار متر باشد چهار تا پنج بار، و اگر پنج هزار متر باشد دو بار این رقص را انجام می‌دهند. اما برای فاصله‌ی ده هزار متری فقط کمی بیش از یک بار در هر یک چهارم دقیقه می‌رقصند.
و اما حشره شناسان مدت‌هاست به زنبوری مکانیکی اندیشیده‌اند که بتواند با رقص و حرکات خود به کشف زبان پیچیده‌ی زنبورها کمک کند. زیست شناسان این زبان را یکی از پیچیده‌ترین دستگاه‌های نمادین در کل سلسله‌ی جانوران می‌دانند. هالدین، طبیعی‌دان معاصرِ فون فریش عقیده داشت که احتمالاً روزی تولید کنندگان میوه از زنبورهای مصنوعی برای اعلام محل درختان به هم‌کندوهایشان در زمان گرده‌افشانی استفاده خواهند کرد.
قبلاً هنگام آزمایش با زنبورهای مکانیکی، ساکنان کندو فقط عصبانی می‌شدند، به طوری که مدل تحمیلی را احاطه کرده و با نیش‌های خود آن را ضماد اندود می‌کردند. اما هم‌اکنون پژوهشگران طعم شیرین موفقیت را چشیده‌اند. چگونگی این موفقیت در دو دهه‌ی قبل در مجله‌ی آلمانی ناتور ویسنشافتن شرح داده شد. گروهی به سرپرستی آکسل میشلسن، پژوهشگر بیواکوستیک‌دان (زیست صوت شناس) از دانشگاه اودنش دانمارک و مارینن لینداورِ حشره شناس از دانشگاه وورتسبرگ زنبوری کامپیوتری ساختند که طوری رقص خاص زنبورها را ماهرانه انجام می‌داد که زنبورهای حقیقی هم‌کندویش را متقاعد می‌کرد. وقتی پژوهشگران برنامه‌ای را به مدل می‌دادند که نشان دهد در فاصله‌ی هزار متر به طرف جنوب غربی غذایی یافته است، هم‌کندوها درست به آن نقطه پرواز می‌کردند، و وقتی که با برنامه‌ی دیگری جهت دیگری را به هم‌کندوهای زنده‌ی خود القا می‌کرد، به همان سمت و مقصد جدید رو می‌کردند.
زنبور عسل رقص مخصوص خود را عمدتاً به منظور فهماندن جهت، فاصله، و کیفیت منبع غذایی انجام می‌دهد. با توجه به وجود سازمانی چون سازمان کشاورزان ایالات متحده که سالیانه بیش از سی میلیون دلار به زنبورداران برای گرده‌افشانیِ بیش از نُه میلیارد دلار از محصولات کشاورزی می‌پردازد، می‌توان تصور کرد که تولید کنندگان زنبور مصنوعی چه سود سرشاری خواهند برد. اما میشلسن گفت هدف این نیست. منظور اصلی از ابداع آن بسیار جالب‌تر و غامض‌تر از این است. این وسیله به دانشمندان امکان می‌دهد تا برای اولین بار زبان محاوره‌ی زنبورهای عسل را تشریح کنند، زبانی که هم‌اکنون فقط آن‌قدر از آن می‌دانند که بتوانند در مدل خود آن را به شکلی ناهنجار تقلید کنند؛ اما هنوز اسرار نهفته‌ی بسیاری در میان است. پژوهشگران امیدوارند که مدل‌هایشان بتوانند با انجام حرکات برنامه‌ریزی شده‌ی گوناگون و تأثیری که بر زنبورهای اطراف خود می‌گذارند پرده از راز زنبورها بردارند. میشلسن بیان داشت: «هدف از همه‌ی این کوشش‌ها کشف رمزهای زبان این حشرات است. این حرکات می‌توانند انواع بسیاری از علائم محتمل را نشان دهند. ما می‌خواهیم بدانیم که زنبور کدام علامت‌ها را به کار می‌گیرد.»
تاکنون دانشمندان تنها با مشاهده‌ی زنبورها به حقایقی در مورد آن‌ها دست یافته‌اند، اما در تشخیص این که چه اطلاعاتی دقیقاً با کدام حرکات ردوبدل می‌شود مشکل داشته‌اند. این کار را زنبورهای مدل آسان‌تر می‌کنند. بنا بر اظهار میشلسن، پژوهشگران با تعویض چند برنامه در زنبور مدل و ایجاد رقص‌هایی که زنبورها هرگز انجام نمی‌دهند، واکنش آن‌ها را در نظر می‌گیرند. دونالد گریفین، حشره شناس دانشگاه راکفلر در شهر نیویورک، این نوع پژوهش را کاری مشابه فیلم «برخورد نزدیک از نوع سوم» می‌دانست که در آن بشر با نوعی پیش‌رفت موسیقیایی در کارهایش سعی در برقراری گفتگو با برون زمینی‌ها می‌کند. او گفت: «زنبور مصنوعی امکان شراکت بشر را در فرایند گفتگوی زنبورها فراهم می‌کند.»
آیا در زبان زنبورها چیزی بیش از چگونگی جمع‌آوری غذا، که تا این‌جا دانشمندان تشخیص داده‌اند، وجود دارد؟ آیا ما و زنبورها چیزی برای گفتن به یک‌دیگر داریم؟ گریفین بیان داشت: «باید انواع دیگر پیام‌ها را آزمایش کرد و دید.» توماس سی‌لی از دانشگاه کُرنل نیویورک که در زبان زنبورها خبره بود گفت: «آن‌چه در این حشرات چشم‌گیر است قدرت آن‌ها در به رمز درآوردن اطلاعات و سپس آشکار کردن این رمزها به وسیله‌ی رقص است. این رقص‌ها اطلاعاتی را در مورد فاصله و جهت هدف، که ممکن است چند کیلومتر دورتر از لانه باشد، در اختیار می‌گذارند. ما با مخلوقاتی طرفیم که مغزشان در حدود هشت‌صد هزار نرون دارد – یعنی کسر بسیار کوچکی از کل تعداد نرون‌های ما – و با این تعداد قلیل رفتارهایی بروز می‌دهند که بی‌نهایت پیچیده است.»
همان طور که اشاره شد فون فریش طی مشاهداتی که با زحمت فراوان انجام داد و سرانجام جایزه‌ی نوبل را برایش به ارمغان آورد به این نتیجه‌ی مسلم رسید که تعداد دایره‌ها، فاصله‌ای که زنبور با رقصیدن طی می‌کند، و جهت و شدت حرکاتِ این حشره، جزئیات ویژه‌ای را درباره‌ی محل و کیفیت منبع غذای کشف شده به صورت رمز درمی‌آورد. علاوه بر این او دریافت که بوی منبع غذایی که زنبور رقاص با خود می‌آورد و غذایی که بر می‌گرد اند نیز هم‌کندوها را در یافتن غذا یاری می‌کند. با وجود این، طی سال‌ها، مدل‌های مختلف زنبور مصنوعی که به نظر می‌آمد همه‌ی این رفتارها را می‌توانند تقلید کنند نتوانستند از زنبورهای واقعی واکنش درستی تحویل بگیرند. در حقیقت همه‌ی این مدل‌ها مشترکاً فاقد یکی از اجزای اصلی زبان زنبورها، یعنی صدا، بودند.
همه می‌دانند که زنبور صدا دارد و حتی فون فریش به این فرضیه معتقد بود که زبان این حشره دارای سازند شنیداری است (یعنی اندام یا قسمتی برای شنیدن دارد). اما دانشمندان تا همین اواخر ثابت نکرده بودند که زنبورها به صدای ویژه‌ای مانند صدای برخورد سریع بال‌هایشان، واکنش‌های ویژه‌ای نشان می‌دهند. پژوهشگران بدون دست‌یابی به این استدلال، فقط می‌توانستند از طریق مشاهدات غیر مستقیم دریابند که صداها در گفتگوی این حشرات نقشی اساسی دارند.
دو پژوهشگر بسیار صبور به نام‌های تاون و کریچز طوری زنبورهای عسل را تربیت کردند که نسبت به صداهایی که همراه با شوک‌های آرام الکتریکی بود واکنش‌های شرطی بدهند. این دو برای اولین بار ثابت کردند که زنبورها می‌توانند صداهایی که به وسیله‌ی هوا نقل و انتقال می‌یابد را تشخیص دهند. کار آن‌ها ضمناً نشان داد که زنبور این صداها را نه تنها با گرفتن نوسانات فشار (آن‌طور که بیش‌تر مهره‌داران چنین عمل می‌کنند)، بلکه با تشخیص حرکات ذرات هوایی که به منبع صدا نزدیک‌اند تشخیص می‌دهند. (همه‌ی صداهایی که منشأ آن‌ها هواست از نوسانات فشار و حرکات ذرات هوا توأماً تشکیل شده‌اند.)
بدین ترتیب آن‌ها این حلقه‌ی گم شده را یافتند و میشلسن و شاگردانش به زودی مدل جدیدی ساختند که تیغه‌ای روی پشت آن سوار بود. این تیغه مشابه با آن‌چه در زنبور طبیعی وجود دارد بسامدی برابر با دویست و هشتاد هرتز تولید می‌کرد. این زنبور مصنوعی که کمی از نوع طبیعی آن بزرگ‌تر بود به میله‌ای متصل می‌شد که کامپیوتری آن را کنترل می‌کرد. این کامپیوتر الگوی رقصی که فون فریش توصیف کرده بود را هدایت می‌کرد و در این حال یک وسیله‌ی انتقال نیروی الکترومغناطیسی بال‌های ضدزنگ مدل را به ارتعاش در می‌آورد. موتور متحرکی که به سرنگ بسیار کوچکی وصل بود آب قند معطر را از راه لوله‌ای نرم به جلوی مدل پمپ می‌کرد تا هم‌کندوها از آن بچشند. در این حال کامپیوتر جهت زنبور رقاص را طوری تنظیم می‌کرد که با تغییر زاویه‌ی خورشید در آسمان تطبیق کند، زیرا معلوم شده است که زنبورها با جهت رقص خود موقعیت جغرافیایی را نشان می‌دهند.
نوسان سنج‌ها و دوربین‌های فیلم‌برداری، اعمال زنبور رقاص و واکنش‌های هم‌کندوها را ضبط می‌کنند. میشلسن گفت: «زنبور مصنوعی توانسته است هم‌کندوهایش را متقاعد کند تا به هدف معینی در فاصله‌ی دو کیلومتری پرواز کنند. اطلاعاتی که رقص زنبور طبیعی در باره‌ی جهت هدف به هم‌نوعانش می‌دهد کمی دقیق‌تر از زنبور مصنوعی است.» او معتقد بود که هنوز عناصری از رقص زنبورها کشف نشده است.
اما شاید نارسایی کار زنبور مصنوعی به علت ناهنجاری‌های ساخت مکانیکی آن باشد. برای مثال، زنبورهای گرسنه‌ی محتاج غذا از دریافت ماده‌ی شیرینی که زنبور مصنوعی باید داشته باشد محروم می‌شوند، در حالی که زنبورهای ناظر بدون احساس گرسنگی و درخواست غذا مقدار زیادی از آن را دریافت می‌کنند. به علاوه، زنبورهای ناظری که درصدد گرفتن پیام از زنبور مصنوعی هستند نمی‌توانند به آن نزدیک شوند چون فاقد اندام حسی است و در مسیر برنامه‌ریزی شده مستقیم حرکت می‌کند بدون آن که بتواند از برخورد با زنبورهای طبیعی که به آن نزدیک می‌شوند اجتناب کند.
اما با وجود این نواقص، زنبور مدل توانست اطلاعات جدیدی فراهم کند. میشلسن بیان داشت: «در ماه اوت 1989 بود که توانستیم رقص های ساختگی ایجاد کنیم و با استفاده از آن اجزایی از رقص را از یک‌دیگر تفکیک کنیم. به دنبال این کار دریافتیم که بعضی از اجزا مهم‌تر از بقیه است. ممکن است سال‌ها طول بکشد تا دانشمندان بتوانند همه‌ی اجزای رقص، از جمله تفاوت (اگر تفاوتی باشد) میان حرکات بدن و رمز صداها، را کشف کنند.»