萤火虫的同步闪烁：随机中怎样涌现出秩序？(6)

论文题目：Emergent periodicity in the collective synchronous flashing of fireflies
论文地址：https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2022.03.09.483608v1
想象一下，一只孤独的萤火虫在闪光，并遵循规则：如果现在将它封存起来，它将等待一个随机的时间间隔，然后再次闪光。但是，萤火虫需要给它的光器官“充电”，因此存在一个最短等待时间（恢复期）。它也很容易受到同伴的影响：如果它看到另一只萤火虫闪光了，只要自己的身体条件允许，它也会立即闪光。

Merrill Sherman/制图，牛晓杰/译
假如现在有一大片萤火虫处于寂静的黑暗中，紧接着就是一阵闪光。每只萤火虫都随机选择了一个比恢复期长的等待时间。不过，谁先闪了一下，就会激发其他所有的萤火虫立即进入闪光。每次环境变暗时，整个过程重复发生。随着萤火虫数量的增加，至少有一只萤火虫会随机选择在身体允许的情况下再次闪光，而这将引发其他的萤火虫闪光行为。因此，两次闪光之间的时间会缩短为恢复期的时间。认真观察这一幕的研究者都会看到一个稳定的群体节奏：即从闪光步入黑暗，然后从黑暗中突然闪光。
Peleg 小组的第二个预印本发现了另一种奇特的模式 (Sarfati, R., & Peleg, O. ,2022)。在南卡罗来纳州的康加里国家公园，当她的团队用设备记录 Photuris frontalis 种类的萤火虫同步时，Peleg 注意到一些奇怪的现象：“我的余光撇到了有只不在节拍上的小萤火虫，不过它还是很守时的。”
论文题目：Chimera States among Synchronous Fireflies
论文地址：https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2022.05.12.491720v2
分析表明，虽然大部分萤火虫“合唱团”在有节奏地闪烁，但固执的离群者却拒绝配合。这些离群者处于同一空间，按照自己的周期闪烁，与周围的“交响乐”节奏不相称。有时，这些离群者们之间似乎是同步的；有时它们不顾彼此，只是随机地闪烁。Peleg 的研究小组将这描述为一种嵌合体状态，这是同步的一种形式，最早由 Kuramoto 和他的博士后 Dorjsuren Battogtokh 在2001年指出 (Kuramoto, Y., & Battogtokh, D., 2002)，2004年由 Strogatz 和西北大学的数学家 Daniel Abrams 以一种数学理想化形式进行了分析。一些神经科学家的研究表明，在某些实验条件下看到了脑细胞活动中的这种奇异同步状态，但除此之外，至今还没有在自然界中观察到它 (Bansal, K., et al., 2019)。