La inteligencia colectiva en la naturaleza: revelan cómo las hormigas tejedoras “piensan” en grupo

Las selvas tropicales del norte de Australia albergan extraordinarias colonias de hormigas. En lugar de vivir en madrigueras subterráneas, estas hormigas habitan las copas de los árboles, a decenas de metros del suelo, dentro de esferas huecas que construyen con hojas.

Durante la construcción, las hormigas unen sus cuerpos para formar herramientas vivientes, tejiendo finalmente las hojas para crear nidos con hilos de seda producidos por sus larvas; de ahí su nombre: hormigas tejedoras.

En un nuevo estudio, publicado en la revista Current Biology, investigadores del grupo del profesor Ofer Feinerman en el Instituto Weizmann de Ciencias investigaron este fenómeno en su laboratorio utilizando una matriz de 52 cámaras 4K sincronizadas.

Observaron cómo la colonia de hormigas creaba y desplegaba “cremalleras” y “pesos”, resolviendo problemas complejos y ensamblando repetidamente nidos estables sin aparente confusión, de una manera que sugiere sofisticadas capacidades cognitivas.

Para estudiar adecuadamente una colonia de hormigas, los investigadores primero deben encontrar una y luego trasladarla intacta al laboratorio. Con este fin, Feinerman y el Dr. Ehud Fonio, ambos del Departamento de Física de Sistemas Complejos del Instituto Weizmann, viajaron a Townsville, Queensland, en el noreste de Australia.

“Cada colonia de hormigas tejedoras en la selva tropical puede extenderse por docenas de nidos en las copas de varios árboles muy altos”, explica Feinerman. “Sin embargo, solo hay una reina, sin la cual la colonia no puede sobrevivir mucho tiempo. Encontrarla es como localizar a una sola persona en una gran metrópolis. Por eso, centramos nuestra búsqueda en árboles plantados en barrios de reciente construcción en las afueras de la ciudad, donde las colonias aún son jóvenes y relativamente pequeñas, y las copas de los árboles son más bajas”.

Cuando se sienten amenazadas, las hormigas tejedoras muerden y liberan ácido fórmico, por lo que los investigadores usaron trajes de apicultor para protegerse. En varias ocasiones, los vecinos que los vieron con su equipo de protección les pidieron ayuda para eliminar las hormigas agresivas de sus jardines, y la búsqueda se extendió a los patios traseros cercanos.

Una noche, las hormigas recolectadas lograron escapar, pero los científicos no se dieron por vencidos. Al día siguiente reanudaron la búsqueda e idearon métodos ingeniosos para transportar las hormigas de forma segura.

De vuelta en el laboratorio, un equipo de investigación liderado por los estudiantes de doctorado Gadi Trocki y Michal Roitman, del grupo de Feinerman, diseñó un recinto vigilado por cámaras que simulaba una rama con cuatro hojas artificiales. En cada experimento, los investigadores introdujeron cientos de hormigas en el recinto y observaron la construcción del nido.

“La colonia utilizaba dos tipos de herramientas: cremalleras y pesas”, explica Feinerman. “Para unir dos hojas, las hormigas formaban cadenas que unían las hojas y las acercaban entre sí. Inicialmente, las cadenas se formaban en la base de las hojas, cerca de la rama, donde la distancia entre ellas es menor. A medida que las hojas se acercaban, se formaban cadenas adicionales cerca de las puntas, como una cremallera viviente que se cerraba progresivamente. Este cierre no solo unía las hojas, sino que también hacía que se doblaran hacia arriba o hacia abajo. Las ‘pesas’ eran cadenas de hormigas que colgaban de las puntas de las hojas, tirando de ellas hacia abajo por efecto de la gravedad. Si bien estas habilidades son impresionantes en sí mismas, creemos que en su hábitat natural la colonia probablemente emplea un repertorio aún más amplio”.

En cada experimento de construcción de nidos, los investigadores variaron el ángulo inicial de las hojas, inclinándolas hacia arriba o hacia abajo, y examinaron cómo esto afectaba la construcción.

“Descubrimos que, hasta cierto ángulo, las hormigas siempre doblaban las hojas hacia abajo formando una estructura esférica, y más allá de ese umbral, las doblaban hacia arriba debido a limitaciones geométricas”, explica Feinerman.

“En el ángulo de transición, esperábamos que se confundieran, tiraran de diferentes hojas en direcciones opuestas y no lograran formar una esfera cerrada. Pero no fue así. En cambio, descubrimos que las hormigas siempre doblan primero un par de hojas en una dirección específica, y solo después unen las hojas restantes a ese par. Esto garantiza que todas las hojas se doblen en la misma dirección”.

Aún se desconoce cómo logran esta coordinación. “Es posible que estemos observando capacidades cognitivas colectivas”, afirma Feinerman.

“Una hipótesis es que las hormigas se comunican y coordinan la disposición de las hojas secretando y detectando señales químicas odoríferas llamadas feromonas. Otra posibilidad es que la disposición surja de la dinámica de grupo: solo después de conectar un par de hojas, las obreras allí ubicadas quedan disponibles para conectar las hojas adyacentes. Sin embargo, puede que no implique en absoluto una planificación grupal, sino más bien consideraciones de eficiencia local. Al unir una hoja desplegada a un par que ya ha sido doblado, las hormigas en esa unión necesitan ejercer menos fuerza para completar el doblado rápidamente, lo que, a su vez, crea un efecto dominó, con las hojas uniéndose una tras otra. Por ahora, la pregunta sigue abierta”.

En la siguiente fase del estudio, los investigadores buscaron comprender por qué las hormigas construyen sistemáticamente nidos esféricos huecos en lugar de otras formas. Para abordar esta cuestión, emplearon herramientas de la geometría gaussiana.

Imagina una pelota de baloncesto compuesta de piezas curvas de cuero: cada pieza es más ancha en el centro y más estrecha hacia los extremos, formando una figura elíptica. Las hojas tienen una forma elíptica similar. Cuando las hormigas unen sus bordes, las restricciones geométricas dictan que la superficie cerrada resultante formará una esfera. Esta configuración geométricamente estable proporciona rigidez estructural contra la compresión, una ventaja significativa en la selva tropical, mientras que el interior hueco ofrece un entorno espacioso para la colonia. En este caso, la geometría, más que la intención colectiva, determina la forma final del nido.

“Hemos intentado podar y disponer las hojas de forma que a las hormigas les resulte difícil crear una estructura cerrada”, añade Feinerman.“Sin embargo, la colonia supera repetidamente retos complejos y logra su objetivo colectivo. Esto sugiere que su comportamiento social incorpora capacidades cognitivas altamente desarrolladas”.

* Este contenido fue producido por expertos del Instituto Weizmann de Ciencias, uno de los centros más importantes del mundo de investigación básica multidisciplinaria en el campo de las ciencias naturales y exactas, situado en la ciudad de Rejovot, Israel.