Las hormigas usan sus números para superar los desafíos de navegación que son demasiado grandes y desorientadores para ser abordados por un solo individuo, informa un nuevo estudio en la revista de acceso abierto eLife.
Los resultados demuestran las ventajas potenciales de la vida grupal y la cognición colectiva para hacer que ciertos ambientes sean habitables para una especie.
“La cooperación es un medio común por el cual los animales pueden aumentar su capacidad cognitiva, y nos intrigó saber si esta cooperación permite a las hormigas ampliar la gama de entornos en los que pueden recolectar alimentos de manera eficiente”, dice el primer autor Aviram Gelblum. “Abordamos esta pregunta estudiando el transporte cooperativo de hormigas mientras intentaban transportar grandes cargas a través de entornos seminaturales”.
Se creó un laberinto seminatural mediante la distribución aleatoria de cubos del mismo tamaño en una superficie, para imitar un terreno lleno de piedras al azar. Las hormigas locas de cuernos largos fueron rastreados mientras llevaban comida a un objetivo, su nido, y las coordenadas de la carga de comida, las hormigas y los cubos se extrajeron mediante procesamiento de imágenes.
A medida que aumentaba el número de cubos y el laberinto se volvía más complejo, las hormigas se volvieron más lentas para resolverlo. Todavía podían resolver laberintos con una cobertura de cubos de hasta el 55%, pero con una cobertura del 60%, la mayoría de los laberintos se vuelven físicamente intransitables.
Es importante destacar que los desafíos impuestos por los cubos eran prácticamente invisibles para las hormigas individuales que podían atravesar fácilmente el laberinto a través de caminos que estaban bloqueados para la carga mucho más grande.
Luego, el equipo comparó el rendimiento de las hormigas con un modelo de movimiento bien establecido: una caminata aleatoria sesgada hacia una determinada dirección. En este modelo, la dirección se cambia en respuesta a la retroalimentación física de golpear una barrera, en este caso, una superficie del cubo, para que finalmente se descubra el camino.
Descubrieron que las hormigas superaron al modelo de computadora en todas las configuraciones de cubo, excepto las más simples. Cuanto mayor era el número de cubos en el laberinto, mejor eran las hormigas para resolverlo en comparación con el modelo de computadora.
Para averiguar cómo las hormigas superaron el modelo de la computadora, observaron cómo las hormigas pasaron mucho más tiempo alejándose del objetivo que intentaban alcanzar. Este cambio en el movimiento no podría explicarse únicamente por la retroalimentación física de encontrar un cubo. Sin embargo, se sabe que el movimiento colectivo de hormigas es guiado por hormigas líderes que perciben información alrededor del grupo, pero no llevan la carga.
Cuando el equipo observó más de cerca a estas hormigas no portadoras, descubrieron que se extendían a través de una región circular de la población portadora con un radio exterior de hasta 10 cm. Aunque solo unas pocas hormigas estaban tan lejos, incluso una sola hormiga líder pudo dirigir al grupo y guiarlo hasta 10 cm para evitar una barrera física.
También notaron que cuando las hormigas que transportaban una carga se atascaban, las hormigas líderes constantemente le presentaban al grupo de transporte posibles rutas de cruce. El movimiento coordinado permitió que todo el grupo explorara las rutas sugeridas, hasta que encontraron una ruta de escape que evitara el obstáculo.
De esta manera, las hormigas pudieron extender su alcance de detección más allá de la proximidad inmediata y, potencialmente, tener una mejor idea de los obstáculos que enfrentaban.
Para ver si esta detección extendida fue clave para resolver el laberinto, el equipo probó si esta ‘detección’ podría mejorar la capacidad de la computadora para evitar los cubos. Como se anticipó, establecer el rango de detección para que coincida con el de las hormigas permitió que el modelo de computadora coincidiera con el rendimiento de las hormigas en el laberinto.
Por el contrario, aumentar el rango de detección por encima del de las hormigas no tuvo ningún efecto en el rendimiento de la computadora, lo que sugiere que las hormigas habían calculado el rango de detección óptimo para ese laberinto específico.
“Hemos demostrado que, en este entorno, las hormigas usan sus números para extender colectivamente hasta dónde pueden sentir”, concluye el autor principal Ofer Feinerman, el presidente de cátedra Henry J. Leir del Departamento de Física de Sistemas Complejos, Instituto de Ciencias Weizmann Israel.
Mayor información: Aviram Gelblum, Ehud Fonio, Yoav Rodeh, et al. «Ant collective cognition allows for efficient navigation through disordered environments». eLife, Published: 12 May 2020.