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La juventud, las avispas y la aceptación social

Biólogo de la Universidad de Miami considera que las avispas sociales son aceptadas con más frecuencia en colonias desconocidas cuando tanto el individuo como el grupo son jóvenes

Las hormigas, las avispas y los seres humanos viven en sociedades altamente complejas. Nuestras organizaciones comparten algunas características básicas de la vida en grupo, al igual que las personas que tratan de encontrar el equilibrio entre cooperación y conflicto. Comprender qué factores son importantes para estas comunidades en desarrollo nos da información clave en la evolución de la sociabilidad en los animales.

Un nuevo estudio, realizado por Floria Mora-Kepfer Uy, bióloga de la Universidad de Miami y profesora de la Facultad de Artes y Ciencias, observa las colonias de avispas sociales y explora la aceptación de los individuos que no están relacionados entre sí, en una sociedad altamente organizada y adaptable. Los resultados muestran que la edad del individuo y de la colonia definen los costos y beneficios de la aceptación de nuevos miembros en un grupo. El estudio utiliza la avispa social Mischocyttarus mexicanus.

«Estas colonias se componen exclusivamente de hembras y ellas toman decisiones sobre la composición de las colonias en función de las presiones sociales y ecológicas a que están expuestas», dice Mora-Kepfer Uy.

El cambio de colmena es común durante el período inicial de establecimiento de colonias, cuando las avispas individuales tratan de unirse a otras colonias y los miembros existentes deciden si aceptan o rechazan a las recién llegadas. Las avispas reconocen los insectos del mismo nido de los insectos no nacidos en el mismo nido utilizando señales químicas que son específicas para cada colonia.

«Si se aceptan las que no son compañeras de nido, pueden o bien convertirse en una trabajadora en la colonia o en cambio tratar de hacerse cargo de la función reproductiva dominante, robar, o canibalizar las crías de la colonia», dice Mora-Kepfer Uy. «Las hembras están, por lo tanto, tratando de equilibrar los beneficios potenciales de tener ayuda adicional con los costos posibles de tener nuevos miembros que actúan de manera egoísta.»

Una avispa hembra marcada con pintura de color rosa es una extrajera en la colonia aceptada recientemente, que se ha convertido en una trabajadora subordinada. Una hembra residente vuela y obliga a la avispa recién aceptada de regreso al nido para proteger los huevos y las larvas

Según el estudio, se aceptaron las no compañeroa de nido jóvenes con más frecuencia que las antiguas, y fueron aceptadas con mayor frecuencia en colonias jóvenes que en las colonias ya maduras. Podría favorecer a la colonia aceptar a las que no son compañeras de nido como trabajadoras subordinadas durante el período de establecimiento de las colonias. Los resultados también muestran que las colonias desarrolladas rechazan con mayor frecuencia las no compañeras de nido, tanto jóvenes como mayores, lo que sugiere que el riesgo de aceptación puede ser demasiado alto en esta etapa.

«Los hallazgos implican que el efecto del contexto social y de las necesidades inmediatas de un grupo median en la aceptación social en estas sociedades flexibles», dice Mora-Kepfer Uy. «Estos factores pueden ayudarnos a entender los cambios en la composición de otros grupos de animales complejos, incluyendo las sociedades humanas».

El estudio se titula «Context-dependent acceptance of non-nestmates in a primitively eusocial insect» («Aceptación dependiente del contexto de las no compañeras de nido en un insecto primitivamente eusocial».) Los hallazgos aparecen publicados en la revista Behavioral Ecology and Sociobiology.

Fuente: Universidad de Miami. Aportado por Eduardo J. Carletti

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Seiscientas hormigas prueban la microgravedad en la Estación Espacial Internacional

La profesora Deborah Gordon de la Universidad de Stanford envió recientemente cientos de hormigas a la Estación Espacial Internacional en órbita. Estudiando cómo ajustan las hormigas su comportamiento para hacer frente a las condiciones de gravedad casi cero, los científicos podrían mejorar los algoritmos de los robots autónomos para buscar sobrevivientes en escenarios de desastre

Varios cientos de hormigas han ido audazmente donde no las hormigas nunca han ido antes: la Estación Espacial Internacional, muy arriba sobre la Tierra.

El pasado domingo, un cohete de suministro no tripulado entregó 600 pequeñas hormigas negras comunes a la EEI. Su llegada marcó el inicio de un experimento diseñado por Deborah Gordon , profesora de biología en Stanford, para determinar cómo las hormigas, en estos ambientes exóticos, adaptan los algoritmos innatos que modulan su comportamiento grupal.

Analizando cómo las hormigas exploran estas áreas en condiciones de microgravedad, los científicos podrían desarrollar un software que permita a los robots autónomos coordinar las búsquedas cuando se interrumpen sus sistemas de radio

La información que Gordon y sus colegas deduzcan de la conducta de las hormigas tiene el potencial de ayudar a entender cómo responden otros grupos, como la búsqueda con robots, a situaciones difíciles.

Una colonia de hormigas explora su entorno —ya sea para identificar una amenaza, encontrar comida o hacer el mapa de un nuevo terreno— enviando hormigas obreras a recorrer la zona. Como la mayoría de las hormigas tienen una mala visión, y todas las hormigas dependen del olor, una hormiga tiene que estar cerca de algo para detectarlo. Para complicar aún más las cosas, hay una sola hormiga encargada de coordinar la búsqueda. Así que ¿cómo saben la mejor manera de buscar?

Las hormigas se comunican principalmente por contacto entre sí por el olor y tocándose las antenas. Durante millones de años, las hormigas han desarrollado algoritmos que se basan en la frecuencia con que se producen estas interacciones para determinar cuántas hormigas están en su área y, a partir de eso, cuál es la mejor manera en que deben conducir su búsqueda.

Cuando las interacciones entre las antenas se producen con frecuencia, las hormigas perciben que la zona está densamente poblada, y dan vueltas alrededor en pequeñas recorridas al azar para reunir información firme acerca de su área inmediata.

Si la frecuencia de las interacciones hormiga a hormiga es baja, sin embargo, las hormigas hacen su búsqueda de una manera completamente diferente. En lugar de buscar en círculos pequeños, caminan en las líneas más rectas, renunciando a la minuciosidad a favor de cubrir más terreno.

Esta técnica se conoce como red de búsqueda expandible.

Las hormigas no son los únicos animales que elaboran este tipo de algoritmos. Los seres humanos han desarrollado el mismo tipo de protocolos que regulan cómo las redes de teléfonos celulares transmiten las señales, o cómo una flota de robots autónomos pueden buscar un edificio sin la supervisión de un controlador central.

Al igual que todas las redes, las redes humanas creadas tienen que lidiar con las interrupciones. Por ejemplo, si los robots entren en un edificio en llamas para evaluar los daños o buscar sobrevivientes, llamas, humo y otros elementos podría interferir con las comunicaciones entre los bots y dificultar la búsqueda.

Los científicos están desarrollando soluciones para estas situaciones, pero Gordon dijo que las hormigas ya han encontrado soluciones para condiciones en las que la información no es perfecta.

En el experimento espacial, se soltaron 70 hormigas en cada uno de los varios escenarios pequeños de aproximadamente el tamaño y la forma de un equipo Tablet PC. Los escenarios se dividen en tres secciones, y las cámaras de vídeo rastrean los patrones de búsqueda de las hormigas cuando se lenvantan las barreras que dividen, lo que aumenta el área de búsqueda y por lo tanto disminuye la densidad de las hormigas en el área de desplazamientos.

En la Tierra, dijo Gordon, las hormigas ajustan su comportamiento de búsqueda cuando el lugar se expande pasando de la rutina de búsqueda de pequeños circulos a trazados más rectos, más grandes, ampliando así la red de búsqueda.

Realizar el mismo experimento en microgravedad es una manera de introducir una interferencia que es análoga a la interrupción de radio que los robots pueden experimentar en un edificio en llamas. En microgravedad, las hormigas luchan para caminar, lo cual a su vez altera la capacidad de las hormigas a chocar entre sí y compartir información.

Observando cómo las hormigas espaciales modifican su comportamiento de búsqueda cuando la pérdida de gravedad interfiere con sus interacciones, así como con su capacidad para evaluar la densidad, se podría aportar información a los investigadores sobre cómo diseñar protocolos flexibles similares para los robots y otros dispositivos que se basan en las redes expandibles de búsqueda.

«Hemos ideado maneras de organizar los robots en un edificio en llamas, o cómo una red de telefonía celular puede responder a las interferencias, pero las hormigas han ido evolucionando los algoritmos para hacer esto desde hace 150 millones de años», dijo Gordon. «Aprender acerca de las soluciones de las hormigas podría ayudar a diseñar sistemas de red que resuelvan problemas similares.»

Ahora, Gordon y sus colegas analizarán cuidadosamente los videos de las hormigas en el espacio y los compararán con un experimento de control llevado a cabo en la Tierra para ver cómo la lucha con la microgravedad ha obligado a las hormigas a cambiar su comportamiento de búsqueda.

Además, los investigadores invitarán a algunos estudiantes a replicar el experimento en sus aulas terrestres. A partir de esta primavera boreal, cuando el clima sea más cálido y las hormigas resulten fáciles de recoger fuera, los estudiantes serán capaces de repetir el experimento y escribir sus resultados en una base de datos, algo que, dijo Gordon, podría proporcionar información valiosa.

«Hay 12.000 especies de hormigas, y algunas especies obtienen mejores resultados que otras en este experimento», dijo Gordon. «Por ejemplo, las hormigas invasoras encuentran su camino en nuestras cocinas porque son muy buenas en la búsqueda. Comparando los resultados de los datos de los estudiantes permitirá que veamos diferentes estrategias de búsqueda de las hormigas en diferentes lugares de la Tierra.»

Las hormigas vivirán el resto de sus días en la estación espacial. Mientras tanto, los astronautas no deben temer una plaga: sólo se enviaron hormigas obreras estériles en esta misión.

Fuente: Stanford News. Aportado por Eduardo J. Carletti

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La electricidad ayuda a las telas de araña a atrapar presas y contaminantes

Las telarañas se aproximan activamente a la presa gracias a un pegamento conductor de la electricidad que se distribuye a través de su superficie, han descubierto científicos de la Universidad de Oxford

Los investigadores encontraron que las propiedades electrostáticas del adhesivo que recubre las telarañas hace que alcancen a agarrar todas las partículas cargadas, desde el polen y los contaminantes a los insectos voladores. También mostraron que las espirales con pegamento pueden distorsionar el campo eléctrico de la Tierra dentro de unos pocos milímetros de la red, lo que puede permitir que los insectos detecten las bandas con sus sensores eléctricos en las antenas.

El estudio, publicado en Naturwissenschaften, muestra como un capricho de la física hace que las redes se muevan hacia todos los objetos transportados por el aire, independientemente de si están cargados positiva o negativamente. Esto explica por qué las redes son capaces de recoger pequeñas partículas en el aire de manera tan eficiente y por qué se acercan hacia los insectos.

Según los investigadores, las telas de araña de jardín común de todo el mundo se podrían utilizar para la vigilancia del medio ambiente, ya que filtran activamente los contaminantes del aire con una eficacia comparable a sensores industriales costosos.

«La elegante física de estas redes crea filtros activos perfectos para los contaminantes del aire como aerosoles y pesticidas», dijo el profesor Fritz Vollrath del Departamento de Zoología de la Universidad de Oxford, quien dirigió el estudio. «La atracción eléctrica arrastra estas partículas a las redes, por lo que se podrían juntar redes de telaraña como prueba para monitorear los niveles de contaminación… por ejemplo, para comprobar si hay pesticidas que podrían estar dañando las poblaciones de abejas.

«¡Aún más fascinante es que uno podría detectar algunos químicos en el aire con sólo mirar la forma de las redes!» Muchas arañas reciclan sus telas comiéndoselas, e incluirían las partículas y sustancias químicas que fueron atraídas eléctricamente a la tela. Ya sabemos que las arañas tejen telas distintas cuando se las afecta con diferentes drogas, por ejemplo crean hermosas telas con LSD y terribles telarañas con cafeína. «Como resultado, las formas web por sí solas pueden decirnos si alguna sustancia química en el aire afecta el comportamiento del animal».

Trabajando con el Dr. Donald Edmonds, del Departamento de Física de la Universidad de Oxford, el profesor Vollrath demostró que las redes como la de la araña de jardín de la cruz también causan distorsiones locales en el campo eléctrico de la Tierra, ya que se comportan como discos conductores. Muchos insectos son capaces de detectar pequeñas alteraciones eléctricas, incluidas las abejas, que pueden detectar los campos eléctricos de diferentes flores y de otras abejas.

«Casi todos los insectos voladores debe ser capaces de detectar las perturbaciones eléctricas», explicó el profesor Vollrath. «Su antenas actúan como ‘sensores eléctricos’ ya que los extremos están conectados al cuerpo por materiales aislantes, es decir, la carga en la punta será diferente del resto del insecto. Cuando los insectos se aproximan a objetos cargados, las puntas de sus antenas se mueven una pequeña cantidad, algo que pueden ser capaces de sentir. Las abejas ya utilizan sensores eléctricos para detectar las flores y a otras abejas, por lo que queda por ver ahora por si ellas también podrían usarlos para evitar las redes y así convertirse en la cena.»

Las perturbaciones eléctricas causadas por las telas de araña tienen corto alcance, por lo que aún no está claro si los insectos serían capaces de detectar antes de que la tela de araña se ajuste para apoderarse de ellos. De cualquier manera, es evidente que las cargas electrostáticas juegan un papel importante en el mundo de los insectos.

«La gente a menudo subestima la electricidad estática que se acumula en los objetos transportados por el aire, pero es importante a todas las escalas», dijo el profesor Vollrath. «El desastre del Hindenburg podría haber sido causado por una descarga de electricidad estática, y se sabe que los helicópteros pueden explotar si se descargan de repente al aterrizar. Todo lo que se mueve a través del aire desarrolla carga estática, por lo que es fascinante ver como telarañas hacen uso de esto para atrapar activamente a las presas. Es una gran ventaja para nosotros que esto también las haga atraer a los contaminantes, por lo que es una forma barata y natural de seguimiento de los pesticidas y la calidad del aire en todo el mundo.»

Vídeo de las telas de araña moviéndose hacia los electrodos positivos y negativos, de Fritz Vollrath: AQUÍ

Fuente: Science Daily. Aportado por Eduardo J. Carletti

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