数学生物学家最新研究：萤火虫如何同步闪光？同步现象的创新模型(4)

多年来，这一总体方案出现了几种变化，每一种都对内部动态和耦合的规则进行了调整。1990年，斯特罗格茨和他在波士顿学院的同事伦尼-米罗洛证明，如果你将一组非常简单的萤火虫状振荡器相互连接，无论你包括多少个体，几乎总是同步的。第二年，Ermentrout描述了东南亚的Pteroptyx malaccae萤火虫群体如何通过加快或减慢其内部频率来实现同步。在最近的2018年，玻利维亚圣安德烈斯高等大学的冈萨罗-马塞洛-拉米雷斯-阿维拉领导的小组设计了一个更复杂的方案，萤火虫在"充电"状态和"放电"状态之间来回切换，期间它们会闪烁。
但是，当佩莱团队的相机在2019年开始捕捉三维数据时，他们的分析发现了新的模式。其中之一是确认了浮士德和其他萤火虫博物学家长期以来报告的一些情况。一阵阵闪光常常从一个地方开始，然后以每秒约半米的速度在森林中层层叠叠。这种传染性的涟漪表明，萤火虫的耦合既不是全体性的，也不是纯粹的个体性的。相反，萤火虫似乎在不同的距离范围内关注其他萤火虫。

萤火虫不同步闪光

萤火虫同步闪光
真实的萤火虫似乎也不符合藏本模型的核心前提，它将每个个体视为周期性的。当佩莱团队研究人员在一个帐篷里释放一只P. carolinus萤火虫时，它随机地发出阵阵闪光，而不是遵循任何严格的节奏。有时它只等了几秒钟，有时则等了几分钟。研究人员表示说："这已经把你带出了所有现有模型的范围。"
但是，一旦该团队投入了15只或更多的萤火虫，整个帐篷就会以间隔约十几秒的集体闪光爆发而亮起。这种同步性和群体周期性纯粹是萤火虫们在一起活动的产物。在去年春天的一篇预印本论文中，佩莱团队与普渡大学和圣达菲研究所的物理学家合作，提出了一个全新的模型，说明这可能发生。