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miércoles, 12 de diciembre de 2007
Reportaje:

Las lecciones de los enjambres

Millares de animales sencillos forman un cerebro colectivo para tomar decisiones

Si alguna vez han observado a las hormigas entrando y saliendo de un nido, tal vez le recordaran una autopista llena de tráfico. Para Iain D. Couzin, dicha comparación es un cruel insulto... para las hormigas.

Los habitantes de países desarrollados pasan muchas horas al año en atascos de tráfico, pero nunca veremos a las hormigas atascadas en un parón total.

A las hormigas soldado, a las que Couzin observó durante mucho tiempo en Panamá, se les da especialmente bien moverse en grandes concentraciones. Si tienen que atravesar una depresión del terreno, erigen puentes para poder avanzar lo más rápidamente posible. "Construyen los puentes con sus cuerpos vivos", explica Couzin, biólogo matemático de la Universidad de Oxford. "Los construyen cuando los necesitan y los deshacen cuando no los usan". Con el estudio de las hormigas soldado -así como de pájaros, peces, langostas y otros animales gregarios-, Couzin y sus colaboradores están empezando a descubrir normas simples que permiten a los enjambres funcionar tan bien. Esas normas permiten a miles de animales relativamente sencillos formar un cerebro colectivo capaz de tomar decisiones y de moverse como un único organismo.

Cuando su densidad supera un umbral, las langostas vuelan juntas

Entre los grillos, al que no se mueve se lo comen los demás

Sin embargo, descifrar esas normas supone todo un desafío, porque el comportamiento de los enjambres surge impredeciblemente de las acciones de miles o millones de individuos. "Por mucho que observemos una sola hormiga soldado", puntualiza Couzin, "nunca comprenderemos que cuando pones millón y medio juntas forman estos puentes y columnas. No se puede saber".

Para comprender los enjambres, Couzin crea modelos informáticos de enjambres virtuales. Cada modelo contiene miles de agentes individuales que él puede programar para que sigan unas cuantas normas sencillas. Para decidir cuáles deben ser esas normas, él y sus colaboradores enfilan hacia las selvas, los desiertos o los océanos para observar animales en acción.

Daniel Grunbaum, biólogo matemático de la Universidad de Washington, explica que su campo está logrando grandes avances gracias a que las matemáticas y la observación de la naturaleza se han sumado al trabajo de Couzin y otros. "En los próximos 10 años va a haber muchos progresos". Explica que Couzin ha tenido un papel importante a la hora de fusionar los diferentes tipos de ciencia necesarios para comprender el comportamiento de los animales en grupo. "Ha sido un verdadero líder que ha sabido reunir muchas ideas", opina Grunbaum. "Tiene una visión más amplia. Si funciona, representará un gran avance".

En el caso de los ejércitos de hormigas, a Couzin le intrigaban sus autopistas. Lo que Couzin quería saber era por qué las hormigas soldado no entran y salen de la colonia en una masa alocada y desorganizada. Para descubrirlo creó un modelo informático basado en la biología básica de las hormigas (véase ilustración).

Para probar este modelo, Couzin y Nigel Franks, experto en hormigas de la Universidad de Bristol, Inglaterra, siguieron con una cámara la estela de unas hormigas soldado en Panamá. Al regresar a Inglaterra, repasaron la película fotograma a fotograma, analizando los movimientos de 226 hormigas. "Todo lo que ocurre en el mundo de las hormigas sucede a un ritmo tan rápido que es muy difícil verlo", comenta Couzin.

Al final descubrieron que las hormigas de verdad se movían del modo que Couzin había previsto que permitiría a todo el enjambre avanzar con la mayor rapidez posible. Couzin ha ampliado este modelo de hormigas a otros animales que se mueven en multitudes gigantescas, como peces y pájaros. Y en lugar de dedicarse él a seguir a los animales, ha creado programas que permiten que los ordenadores hagan el trabajo.

Cuanto más estudia el comportamiento de los enjambres, más patrones comunes encuentra en muchas especies diferentes. Le recuerdan las leyes de la física que rigen los líquidos. "Miras el metal líquido y el agua y entiendes que ambos son líquidos", señala. "Tienen características fundamentales en común. Eso es lo que he encontrado en los grupos animales: que hay estados fundamentales en los cuales pueden existir".

Al igual que el agua líquida puede empezar de repente a hervir, también los enjambres animales pueden cambiar bruscamente debido a unas sencillas reglas. Couzin ha descubierto algunas de estas reglas en el modo en que las langostas empiezan a formar sus devastadoras plagas. Los insectos se mueven habitualmente de un lado a otro solos, pero a veces las langostas jóvenes se unen en enormes bandas que recorren el territorio devorando todo lo que encuentran a su paso. Tras desarrollar alas, se elevan en el aire en forma de gigantescas nubes compuestas por millones de insectos. "¿Por qué de repente la situación se descontrola, y estas langostas forman enjambres y destrozan cosechas?", dice Couzin.

Couzin viajó a zonas remotas de Mauritania para estudiar el comportamiento de las plagas de langostas. De vuelta en Oxford, él y sus colaboradores construyeron una senda circular en la que las langostas podían caminar. "Podíamos rastrear el movimiento de todos estos individuos cinco veces por segundo durante ocho horas al día", recuerda.

Los científicos descubrieron que cuando la densidad de langostas superaba un umbral, los insectos de repente empezaban a moverse juntos. Cada langosta intentaba ajustar sus movimientos a los de su vecina. Sin embargo, cuando las langostas estaban muy separadas, esta regla no les afectaba mucho. Sólo cuando tenían vecinas suficientes formaban espontáneamente enormes bandadas. "Demostramos que no necesitamos tener muchísima información sobre los individuos para predecir cómo se va a comportar un grupo", dice Couzin de los hallazgos sobre las langostas, publicados en junio de 2006 en Science.

Sin embargo, entender cómo se reúnen los animales en enjambres y por qué lo hacen son dos cosas distintas. En algunas especies, los animales pueden reunirse para que todo el grupo disfrute de una ventaja evolutiva. Todas las hormigas soldado de una colonia, por ejemplo, pertenecen a la misma familia. Por tanto, si los individuos cooperan, sus genes compartidos y asociados con el enjambre se volverán más comunes.

Pero en los desiertos de Utah, Couzin y sus colaboradores descubrieron que las colonias gigantescas pueden estar compuestas por muchos individuos egoístas. A veces los grillos mormones se reúnen por millones y avanzan en bandadas de casi 10 kilómetros. La razón es que cuando no encuentran sal y proteínas suficientes, se vuelven caníbales. "Cada grillo es en sí una fuente nutritiva perfectamente equilibrada", dice Couzin. "Por eso los grillos intentan atacar a otros individuos aproximadamente cada 17 segundos. Al que no se pone en movimiento es probable que se lo coman". Este movimiento colectivo hace que los grillos formen enormes enjambres. "Todos estos grillos se ven obligados a avanzar", explica Couzin. "Intentan atacar a los grillos que van delante, y evitar que los coman los que van detrás".

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