El secreto de las balsas de hormigas

27/04/2011 09:28 | Antonio M. Ron

Un grupo de ingenieros analiza el comportamiento de las hormigas de fuego, capaces de ensamblarse entre sí para construir balsas que permiten a la colonia flotar y sobrevivir hasta encontrar un lugar seco donde instalarse. El ejemplo de las homirgas puede tener aplicaciones en bioingeniería.

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Una embarcación que se construye por la comunidad de individuos en apenas unos segundos y sin herramientas, que es capaz de reensamblarse y auto-repararse, que puede albergar a millones de pasajeros y permitirles sobrevivir durante meses hasta tocar tierra en un lugar seguro. Ni los ingenieros navales más atrevidos se plantearían un diseño tan avanzado como el de las balsas que construyen las pequeñas hormigas de fuego (Solenopsis invicta) de manera natural.

Cuando están en su hábitat originario, en algunas planicies de Sudamérica, estas hormigas se enfrentan con inundaciones periódicas que se llevan por delante sus hormigueros y arrastran todo a su paso. Como respuesta, las hormigas han desarrollado un sistema para autoensamblarse y construir una especie de "balsa" que les permite sobrevivir durante meses hasta que el hormiguero encuentra un lugar seguro donde volver a empezar. Pero, ¿cómo lo consiguen?

Nathan Mlot y su equipo del Georgia Institute of Technology han investigado durante meses los fundamentos físicos de estas hormigas y la manera en que los individuos se ensamblan para construir una "super-balsa". "¿Por qué una sola hormiga de fuego debe luchar por mantenerse a flote mientras un grupo puede flotar sin esfuerzo durante días?", se preguntan los investigadores en su trabajo publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). Para averiguarlo recogieron varias colonias de hormigas en carreteras locales de Atlanta y las trasladaron al laboratorio para los experimentos, que filmaron y fotografiaron mediante distintas técnicas.

¿Por qué flotan?

Si cogemos una de estas hormigas de forma individual, veremos que logra mantenerse a flote- o al menos no hundirse - gracias a la tensión superficial, que convierte la superficie del agua en una especie de cama elástica. Esta tensión sólo sirve para criaturas muy pequeñas, y no serviría para explicar por qué la balsa flota.

Para entender por qué no se hunden estas construcciones hay que sumar una serie de circunstancias. En primer lugar, la capacidad del cuerpo de las hormigas para repeler el agua. Esto les permite capturar pequeñas burbujas de aire que le sirven para flotar y respirar.

Por otro lado, aunque una hormiga es más densa que el agua, el conglomerado de individuos, con sus burbujitas atrapadas, resulta ser menos denso y por eso flota, aún cuando los investigadores - como veréis en las imágenes - empujen la balsa hacia abajo con un palito. Cuando esto sucede, las hormigas contraen sus músculos al unísono y comprimen la balsa y se pierde cierta flotabilidad, pero el conjunto sigue siendo lo suficientemente impermeable y poco denso como para no hundirse.

Ensamblaje y autoreparación

Uno de los procesos más curiosos de la formación de la balsa es la manera en que los individuos se ensamblan para formar una estructura. Para comprobar cómo son estas uniones individuales, los investigadores congelaron las balsas con nitrógeno líquido y analizaron estas uniones. "Descubrimos que las hormigas se aferran unas a otras utilizando una combinación de mandíbulas, garras y almohadillas adhesivas situadas en los extremos de sus patas", aseguran en el estudio.

Durante los experimentos, los científicos reunieron grupos de hasta 8.000 hormigas que se acumulaban en esferas. Cuando estas esferas eran depositadas sobre el agua, tardaban apenas unos minutos en reestructurarse y adoptar la forma de balsa. "Se comportaban como una gota expansiva de un fluido", afirman. Pero no sólo eso, el comportamiento de la colonia flotante es extremadamente versátil. Si quitaban algunas hormigas de la parte superior, aquellas que estaban en el fondo se movían hacia arriba para reemplazarlas.

"Hemos realizado experimentos", explican, "en los que movíamos hormigas individuales de una en una de la parte superior de la balsa. Esta retirada provocaba que la balsa se autoreparara: las hormigas del fondo se movían a la parte superior para conservar el grosor medio de la estructura. Suponemos que son capaces de sentir cuántos miembros de su colonia caminan sobre ellos". Por otro lado, añade el estudio, el proceso de atrapar a otras hormigas desde el borde de la balsa es vital para el proceso de construcción, "lo que sugiere", dicen, "que algunos comportamientos cooperativos podrían sustentarse sobre la coerción".

Aplicaciones tecnológicas

Una vez que conocemos algunos detalles sobre cómo se organizan estas hormigas de fuego, cabe preguntarse si podemos aplicar estos conocimientos de bioingeniería en nuestro propio provecho. El comportamiento en "enjambre" ha sido ampliamente tratado en robótica e indaga en las maneras de conseguir que una comunidad de individuos actúe como un "superorganismo".

Las ventajas de las hormigas, apunta el estudio, se basan en su pequeño tamaño. "Los ingenieros interesados en construir balsas de hormigas biomiméticas", añaden, "necesitarán diseñar robots capaces tanto de acoplarse como de entrecruzarse de forma reversible entre ellos". Además, necesitarán conocer qué procesos del ensamblaje son coordinados frente a los que son por azar.