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Las hormigas del ejército en América Central y del Sur buscan agresivamente el camino más corto sobre el suelo del bosque para llevar a casa suficiente comida y garantizar el futuro de su colonia. Este enfoque en la eficiencia llevó a los insectos a desarrollar un truco inteligente: unen sus cuerpos para llenar baches y construir puentes vivos.
A medida que se unen más hormigas, los puentes cambian de ubicación para abarcar brechas cada vez más grandes, acortando el camino que las hormigas tienen que tomar cuando llevan alimentos de regreso al nido. Pero debido a que cada ladrillo en el puente también es un recolector perdido, las hormigas alcanzan un punto donde un atajo ligeramente mejor simplemente no vale la pena, según un nuevo análisis de este trabajo de construcción de insectos.
"En general, se alcanza esa compensación costo-beneficio, pero sin que las hormigas lo sepan realmente", dice el líder del estudio Chris Reid, de la Universidad de Sydney.
El estudio de Reid, que aparece esta semana en PNAS, es la mirada más cercana a los algoritmos arquitectónicos que usan las hormigas armadas cuando construyen puentes. Comprender estas reglas podría ayudar a los científicos a diseñar enjambres robóticos más inteligentes, por ejemplo, mediante la programación de materiales de autoensamblaje para crear estructuras dinámicas tan grandes como balsas salvavidas o tan pequeñas como los stents quirúrgicos.
Para ver a sus súbditos hormigueros en la naturaleza, el equipo de Reid se dirigió a la jungla de la isla de Barro Colorado en Panamá. Las hormigas armadas del género Eciton, aunque pequeños asesinos voraces, son prudentes cuando se trata de la caza sostenible. Después de un duro día saqueando larvas de las colonias de otras hormigas y avispas, recogen y marchan a un nuevo territorio a unos cientos de metros de distancia.
"Regresas al día siguiente a donde encontraste previamente estas hormigas, y se habrían ido", dice Reid. La única forma de encontrarlos de nuevo de manera confiable era atrapar el movimiento en progreso, lo que significaba ir a la jungla por la noche.
"Así que siempre fue una experiencia bastante divertida: tarántulas en todas partes, rumores de jaguares acechando la isla y todo tipo de cosas así", dice.
Después de marcar los nuevos terrenos de caza de las hormigas, los investigadores regresarían al campamento y regresarían al día siguiente para encontrar apretadas columnas de asaltantes corriendo a lo largo de las improvisadas carreteras entre el nido de hormigas del ejército temporal y los nidos de sus víctimas.
Las hormigas navegan usando feromonas, por lo que el equipo podría tomar palos marcados del camino para usar como señales de tráfico y redirigir el tráfico a su experimento. En el suelo del bosque, colocaron pizarras blancas con un hueco en el camino con forma de triángulo abierto.
En Panamá, los investigadores registraron hormigas del ejército que construían puentes vivos para tomar la ruta más eficiente a lo largo del suelo del bosque. (Christopher R. Reid, Matthew J. Lutz, Simon Garnier y el Instituto de Tecnología de Nueva Jersey)Cuando el equipo de Reid registró la acción, vieron a las hormigas resolver problemas en tiempo real. Primero, una hormiga se tambalea por el hueco de un cuerpo justo debajo del cayado y se pega en su lugar. Luego, otra hormiga, caminando sobre ella, deposita feromonas en el camino acortado.
Pronto, las hormigas que usan el atajo se congelan en su lugar para formar parte del puente, ya que el contacto frecuente con otras hormigas las hace más propensas a engancharse. A medida que el puente se espesa, las hormigas que viajan prefieren caminar más lejos del hueco, porque ese camino es ligeramente más corta.
El aumento del tráfico en el borde favorecido hace que ese lado del puente crezca a medida que los nuevos trabajadores se unen a la arquitectura. Al mismo tiempo, los trabajadores en el borde impopular rara vez son tocados y comienzan a irse. Con el tiempo, todo el puente comienza a migrar lejos del cayado.
Pero cada vez que registraron a las hormigas, el equipo de Reid vio que el puente dejaba de moverse en algún punto en el medio del hueco.
"¿Por qué se detienen entonces?", Dice. "Se podría imaginar que el proceso continuaría hasta el final, hasta que tengan este bonito camino recto que supere todas las brechas en su entorno".
Al enfocarse en el nivel de colonia, la estrategia tiene buen sentido fiscal, piensa el equipo. Un puente puede ahorrar tiempo, pero cada trabajador atrapado en uno también es un trabajador que no lleva comida al nido. Una vez que muchos trabajadores están fuera de la carretera, seguir mejorando un puente es una pérdida de recursos preciosos.
"Hubiera esperado que hicieran el puente que hace el camino más corto posible", dice David Hu, de Georgia Tech, quien previamente investigó las balsas vivas que las hormigas de fuego construyen durante las inundaciones. "¿Cómo saben que este es el mejor puente para ellos?"
Aunque todavía no está claro, la explicación preferida de Reid es que el puente deja de moverse cuando la disminución del tráfico se vuelve notable en la estructura viva. A medida que el puente más largo absorbe más hormigas del camino, los toques que provocan que una hormiga done su cuerpo al puente se vuelven menos comunes.
Si bien Hu cree que esta explicación es demasiado aproximada para considerar el misterio resuelto, enfatiza que este "hermoso experimento" es un primer paso para comprender este tipo de comportamiento de resolución de problemas y, finalmente, aplicarlo a los enjambres de robots.
"No tenemos nada construido con robótica que tenga esta combinación de moverse realmente rápido y también convertirse en material de construcción", dice. "Van entre el estado de caminar y el estado de construcción del puente tan rápido que esto parece simplemente transformarse".
En el futuro, el grupo de Reid planea trabajar con el científico informático de Harvard Radhika Nagpal, quien piensa que el tipo de pensamiento, calculando la arquitectura de la que son capaces las hormigas del ejército, sería útil para robots pequeños y prescindibles en operaciones de rescate peligrosas. "Podrían autoensamblarse en estructuras más grandes: puentes, torres, cadenas de tracción, balsas", dice ella.
Más allá de tales aplicaciones técnicas, las hormigas mismas demuestran el poder de un enjambre sin líder pero bien programado.
"Son un superorganismo seguro", dice Nagpal. "No veo cómo puede salir mal estar completamente fascinado con cómo un grupo tan grande puede hacer tanto tan rápido y sin política, y sin jerarquías de gerentes y directores ejecutivos".
