Las hormigas de fuego son un ejemplo de libro de texto de comportamiento colectivo, capaces de comportarse como individuos y también de agruparse para formar balsas flotantes en respuesta a las inundaciones. Ahora, un par de ingenieros mecánicos de la Universidad de Colorado en Boulder ha identificado algunas reglas sencillas que parecen regir la forma en que las balsas flotantes de las hormigas de fuego se contraen y amplían su forma con el tiempo, según un nuevo artículo publicado en la revista PLOS Computational Biology. La esperanza es que, al comprender mejor las sencillas reglas que subyacen al comportamiento de las hormigas de fuego, los ingenieros puedan desarrollar mejores algoritmos que controlen la interacción de los enjambres de robots.
Las balsas de hormigas de fuego no son una cuestión de poder cerebral o de planificación cuidadosa. “Este comportamiento podría, esencialmente, ocurrir de forma espontánea”, aseguró el coautor Robert Wagner. “No es necesario que haya una toma de decisiones centralizada por parte de las hormigas”.
De hecho, “las hormigas solas no son tan inteligentes como uno puede pensar, pero, colectivamente, se convierten en comunidades muy inteligentes y resistentes”, dijo el coautor Franck Vernerey.
Como ya se ha dicho en otras publicaciones anteriores, unas pocas hormigas bien separadas se comportan como hormigas individuales. Pero si se juntan lo suficiente, se comportan más como una sola unidad, mostrando propiedades tanto sólidas como líquidas. Pueden formar balsas o torres, e incluso se pueden verter desde una tetera como un líquido. Las hormigas de fuego también son excelentes para regular su propio flujo de tráfico.
Cualquier hormiga tiene un cierto grado de hidrofobia, es decir, la capacidad de repeler el agua. Esta propiedad se intensifica cuando se unen, tejiendo sus cuerpos como una tela impermeable. Las hormigas recogen los huevos, se dirigen a la superficie a través de sus túneles en el nido y, a medida que las aguas suben, se van mordiendo unas a otras con sus mandíbulas y garras hasta que se forma una estructura plana similar a una balsa. Cada hormiga se comporta como una molécula individual en un material -por dar un ejemplo, granos de arena en un número considerable de arena.
Las hormigas pueden lograr esto en menos de 100 segundos. Además, la balsa de hormigas se “autocura”: es lo suficientemente robusta como para que, si pierde una hormiga aquí y allá, la estructura general pueda permanecer estable e intacta, incluso durante meses. En resumen, la balsa de hormigas es un superorganismo.
En 2019, investigadores de Georgia Tech demostraron que las hormigas de fuego pueden sentir activamente los cambios en las fuerzas que actúan sobre la balsa bajo diferentes condiciones de fluido y adaptar su comportamiento en consecuencia para preservar la estabilidad de la balsa. Por ejemplo, con una fuerza de cizallamiento, el área de la balsa era mucho menor que cuando las hormigas se encontraban sólo con una fuerza centrífuga. Las hormigas experimentan esta última independientemente de su posición en la balsa de hormigas, mientras que sólo las hormigas situadas en el límite experimentan la fuerza de cizallamiento más fuerte. Los científicos plantean la hipótesis de que las balsas más pequeñas son el resultado de que las hormigas tratan de evitar estar en los límites, minimizando la superficie en el proceso.
El equipo de Georgia Tech también observó que las hormigas de fuego en una balsa exploran más si la balsa está estacionada, normalmente extendiéndose horizontalmente, pero también verticalmente, construyendo estructuras temporales tipo torre con la esperanza de encontrar una rama colgante a la que agarrarse para volver a tierra firme. Habrá mucho menos comportamiento exploratorio si la balsa de las hormigas gira en respuesta a fuerzas centrífugas o de cizallamiento.
La nueva investigación de Vernerey y Wagner se basa en un estudio que publicaron el año pasado. Llevaron a cabo experimentos dejando caer hordas de hormigas de fuego en un cubo de agua con una varilla vertical de plástico en el centro, y luego observaron el comportamiento de las hormigas en la construcción de balsas durante las siguientes ocho horas. La idea era observar cómo evolucionaban las balsas con el tiempo. Los ingenieros observaron que las balsas no tenían la misma forma. A veces las estructuras se comprimían en densos círculos de hormigas. Otras veces, las hormigas empezaban a abrirse en abanico para formar extensiones en forma de puente, y a veces utilizaban las extensiones para escapar de los contenedores. Esto sugiere que el comportamiento sirve para una ventaja evolutiva.
Los dos ingenieros estaban fascinados por cómo las hormigas lograban esos cambios de forma mediante un proceso que denominaron “treadmilling”. Las balsas constan esencialmente de dos capas distintas. Las hormigas de la capa inferior cumplen una función estructural, ya que constituyen la base estable de la balsa. Pero las hormigas de la capa superior se mueven libremente sobre los cuerpos enlazados de sus hermanas de la capa inferior. A veces las hormigas se mueven de la capa inferior a la superior o de la superior a la inferior en un ciclo que Wagner llama “una cinta de correr en forma de donut”.
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Jessica Ávila
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