12/Ene/06

Maestros y alumnos entre las hormigas

TEMAS: Biología, Zoología, Entomología, Insectos, Hymenoptera, Formicidae, Temnothorax albipennis

(DPA) - En los hormigueros también se pueden encontrar maestros y alumnos, según observaron los científicos británicos Nigel Franks y Tom Richardson de la Universidad de Bristol.

En un artículo publicado en la revista científica británica Nature (volumen 439, página 153), Franks y Richardson informan que las hormigas guían a sus congéneres a los sitios donde hay alimentos y adaptan mutuamente la velocidad de desplazamiento.

Estos insectos sociales son posiblemente la primera especie animal en la que se comprueba una relación bidireccional maestro-alumno.

Franks y Richardson observaron la especie de hormiga Temnothorax albipennis y descubrieron que el animal que iba adelante, "el maestro", no sólo se adapta al ritmo de su "alumno", sino que sólo continuaba la marcha si éste último lo tocaba continuamente con las antenas.

Lo más destacable que hallaron los científicos es que las hormigas desarrollaron esta capacidad a pesar de que poseen un cerebro pequeño.

Este viaje en tándem también tiene sus desventajas: sola, la hormiga-maestro llegaría cuatro veces más rápido a la fuente de alimento. Aunque las ventajas individuales no valen entre las hormigas: es obvio que con este método de aprendizaje se van agregando más y más acarreadoras, y luego habrá más alimento para la colonia.

Un estudio anterior sobre la misma especie mostró otro comportamiento colectivo que demuestra "inteligencia". Las colonias en migración de la hormiga Temnothorax albipennis (antes Leptothorax) pueden elegir el mejor de varios sitios para formar colonia aún cuando las hormigas activas que organizan el movimiento no comparen los sitios.

Esta capacidad colectiva depende de una regla de quorum que usan las hormigas que determinan cuál será el sitio candidato. Sólo cuando la cantidad de hormigas en un sitio ha sobrepasado un umbral, las hormigas activas cambian de un modo de reclutamiento lento de compañeras al transporte rápido de la mayoría de la colonia.

Stephen C. Pratt, del Departamento de Ecología y Biología Evolutiva de la Universidad de Princeton, en Princeton, New Jersey, demuestra en un artículo que las hormigas se dan cuenta de que se ha obtenido un quorum debido al índice de encuentros directos con sus compañeras de colonia en el sitio.

Cuando las hormigas en un sitio atestado reciben contacto táctil con sus compañeras de la colonia, las reclutan y actúan en tándem, algo que también hacen al moverse a través de una colonia vacía.

Además, cuando el ritmo de encuentros se aumenta de manera independiente de la población, reduciendo el tamaño de la colmena candidata, las hormigas comienzan a transportar una población perceptiblemente más baja.

El cambio ocurre al llegar al mismo ritmo de encuentros, sin importar el tamaño de la colmena, si el ritmo se mide como un promedio de todas las visitas o, todo lo contrario, de un promedio la latencia hasta el primer encuentro.

Debido a que el ritmo de encuentros refleja la densidad de compañeros de colmena y varía con el tamaño de la colmena, y también con su población, el algoritmo colectivo de toma de decisión de las hormigas se refuerza cuando se da la población exacta a la que se produce el cambio de decisión hacia transportar la colonia.

Las hormigas dejan de supervisar la presencia de quorum después de que cambian al modo de transporte, en coincidencia con un rápido acortamiento de la duración de las visitas por aproximadamente 2 minutos, que se puede interpretar como el tiempo requerido para la detección del quorum.

Más sobre la organización de las hormigas

Entre las hormigas, las sofisticadas actividades de búsqueda, localización, identificación y captura se realizan de una manera precisa, rápida y sobre todo, coordinada. En todo este atropellado y bullicioso ir y venir de cientos o miles de individuos, pareciera que no hay lugar para el error o la pereza, para el descanso o la vacilación. Esta aparente explosión de actividad conformó, durante mucho tiempo, la imagen de las hormigas como ejemplos de trabajadoras dedicadas, sacrificadas, tenaces, ordenadas y constantes. Este feliz panorama, deseo y sueño de todo capataz de fábrica o dictador, vino a modificarse después de que en años recientes se realizaron experimentos detallados para observar las actividades de los diminutos individuos en la intimidad de sus nidos.

¿Que se encontró?

Estudios realizados por los grupos de investigación de Blain Cole en los Estados Unidos y Nigel Franks en Inglaterra, revelaron que en ciertas especies de hormigas del género Temnothorax (antes Leptothorax), los individuos podían pasar hasta un 25% de su tiempo completamente inactivas, en un estado de total reposo.

Experimentos posteriores revelaron un curioso patrón en la conducta de los individuos cuando se encuentran en grupos de tamaños distintos.

Hormigas aisladas del resto de sus compañeras permanecían una parte importante del tiempo inmóviles y se activaban de vez en cuando de manera espontánea. Por otra parte, en la colonia completa, la actividad reveló un patrón sincronizado en forma de oscilaciones periódicas en el que se alternaban estados de reposo e intervalos de actividad, con una alternancia promedio de entre 15 y 20 minutos entre unos y otros.

Estos estudios revelaron, además, varios aspectos insospechados de los mecanismos más finos de la interacción social. La activación en individuos aislados ocurría de manera espontánea, pero también sucedía que individuos inactivos que fueran tocados por otras hormigas activas podían activarse. El resultado más importante; sin embargo, fue que la dinámica de las activaciones espontáneas de los individuos aislados mostraba los signos inequívocos del caos determinista. Es decir, la conducta a nivel individual resultó ser caótica (desordenada) mientras que la conducta del colectivo era sincronizada y periódica (ordenada).

¿Y que sucede en el medio de estos dos extremos? Modelos matemáticos simples mostraron una faceta aún más sorprendente de estos insectos: la organización social al borde del caos.

Organización social al borde del caos

Un número creciente de estudios teóricos muestran que los sistemas conformados por una cantidad de elementos similares bajo interacción, exhiben una gama muy rica de conducta dinámicas complejas cuando se encuentran en las cercanías de una zona de transición entre estados ordenados y estados desordenados (las llamadas transiciones de fase orden-desorden). Los sistemas demasiado desordenados (caóticos) o demasiado ordenados puede que no sustenten, por mencionar un ejemplo, capacidades de procesamiento de información, que en el caso de la organización social de las hormigas resulta claramente esencial.

Veamos esto con más cuidado. Pensemos en un gas y pensemos en la capacidad de que tal medio sea capaz de almacenar algún tipo de información. No será difícil imaginar que la volatilidad y desorden intrínseco de un medio gaseoso no garantizaría el almacenamiento de volúmenes de información con gran éxito. En contraste, un sólido con estructura regular se antoja mejor para ello por ser una estructura permanente y ordenada.

Pensemos, por otra parte, en otro aspecto esencial de todo proceso informático: el flujo de datos. ¿Podríamos imaginar cual de los medios resultaría más adecuado para el movimiento de datos?

El medio gaseoso se antoja superior en contraste con la rigidez de una estructura ordenada. El problema es que ambos extremos de orden y desorden no garantizan las dos condiciones, almacenamiento y movilidad, de manera simultánea. ¿Y que tal algo intermedio, resultará mejor?

Los estudios teóricos apuntan a que los sistemas en lo que el orden y el desorden coexisten resultan los más adecuados para dar sustento a los procesos informáticos emergentes. Tal régimen de coexistencia brinda también mayor capacidad y flexibilidad adaptativa a dichos sistemas. Lo anterior nos hace pensar en que, de hecho, la coexistencia de orden y desorden es una condición fundamental y necesaria para la expresión espontánea de procesos "creativos" en la naturaleza.

Para profundizar en estos conceptos, recomendamos leer el artículo "Orden y caos en la organización social de las hormigas", de Octavio Miramontes, listado en los enlaces más abajo.

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