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(6)

研究小组的分析表明，虽然主要的萤火虫合唱团按节奏闪烁，但顽固的离群者却拒绝配合。它们共享同一空间，并以自己的周期闪烁，但它们与周围的交响乐不相称。有时，异常点似乎与对方同步；有时它们只是不同步地闪动。佩莱研究小组将这描述为一种嵌合状态，这是藏本在2001年首次注意到的一种同步形式，2004年由斯特罗格茨和西北大学的数学家丹尼尔-艾布拉姆斯以一种数学上的理想化形式进行了探索。神经科学家的一些报告声称，在某些实验条件下，在脑细胞的活动中看到了这种嵌合同步，但除此之外，直到现在还没有在自然界中观察到它。
目前还不清楚为什么自然界会青睐这种大杂烩式的同步状态的进化，而不是更均匀的同步。但是，即使是基本的同步性也一直构成了一个进化之谜：混合在一起如何帮助任何单个男性在潜在的配偶面前脱颖而出？佩莱建议，研究雌性萤火虫的行为模式，而不仅仅是雄性萤火虫的行为模式，可能会有参考价值。她的研究小组已经开始对卡罗林斯（P. carolinus）萤火虫进行研究，但还没有对容易发生嵌合现象的额菲尔（P. frontalis）物种进行研究。
萤火虫的计算机科学
对于建模者来说，现在的比赛是在新的和改进的框架中封装观察到的萤火虫模式。Ermentrout有一篇论文正在审查中，它对Photinus carolinus提供了一个不同的数学描述。假设这些虫子不是在强制性的最低限度的充电时间之外等待一个纯粹随机的时间，而只是嘈杂的、不规则的振荡器？然后，萤火虫可能会开始像整齐的周期性闪光灯一样，只有在聚集在一起时才会出现。在计算机模拟中，这个模型也与佩莱小组的数据相符。Ermentrout说："尽管我们没有把它编程进去，但像波浪这样的东西还是出现了，"。
生物学家说，佩莱团队的相机和算法系统可能大大有助于推动和扩展萤火虫研究。萤火虫在野外很难研究，因为除了最敬业的研究人员和铁杆爱好者，很难通过它们的闪光来区分物种。这使得测量萤火虫种群的范围和丰度具有挑战性，即使人们担心许多闪电虫物种正处于灭绝的道路上。新的设置可以使收集、分析和分享萤火虫闪电的数据变得更加容易。
2021年，佩莱团队使用该系统确认了一份来自亚利桑那州的报告，即当地物种Photinus knulli在足够多的萤火虫聚集在一起时可以同步。今年，佩莱的实验室向美国各地的萤火虫研究人员发送了10份摄像系统的副本。为了促进保护工作，佩莱实验室的一组机器学习研究人员正试图训练一种算法，以便从记录的片段中的闪光模式中识别物种。