Los GPS de las hormigas

Los mecanismos biológicos que usan las distintas especies de hormigas para orientarse han venido intrigando desde siempre a los estudiosos del comportamiento animal.

¿Cómo logran encontrar el camino más corto desde la rama del árbol donde se alimentan hasta el hormiguero?

Hasta ahora, los GPS inventados por el hombre encuentran el camino más corto gracias a las señales que les transmiten los satélites artificiales. Sin embargo estos pequeños insectos logran lo mismo pero sin depender de ningún satélite.

¿Cómo consiguen minimizar las hormigas el coste energético de buscar, localizar y recuperar su comida? ¿Cómo actúan cuando se encuentran con algún obstáculo?

La disposición de las ramas y hojas de un árbol hace que el número de giros a derecha, izquierda, arriba o abajo sea extremadamente complejo.

Descubrir este misterioso mecanismo tendría claras aplicaciones en biomimética, la disciplina que estudia las soluciones naturales que emplean animales y plantas para aplicarlas a los problemas humanos.

En un reciente artículo publicado en la revista científica PNAS [1], un grupo de investigadores ha descubierto que ciertas especies de hormigas arborícolas emplean algoritmos sorprendentes para resolver el problema del camino más corto.

Al parecer lo hacen sin ningún control central, mediante recursos computacionales mínimos que crean y mantienen redes de senderos sobre los árboles o arbustos.

Se trata de las “hormigas tortuga” que viven en las zonas arbóreas desde el sur de Florida hasta las Bahamas, Cuba y Jamaica.

Tienen la cabeza de forma irregular, con espinas salientes y poseen la costumbre de saltar de una rama a otra para encontrar el camino más corto. Suelen crear redes de senderos en el dosel del bosque tropical que generalmente comunican los nidos con las fuentes de alimentación.

Dichos sederos -invisibles para los humanos- se mantienen perfectamente funcionales para las hormigas, gracias a unas feromonas volátiles que éstas depositan sobre los bordes de las hojas o vértices de las ramas.

De manera que el tránsito bidireccional de insectos sobre las ramas no se produce al azar sino exquisitamente calculado para que la distancia recorrida sea mínima.

Los investigadores que han estudiado este comportamiento creen que las hormigas resuelven el problema de encontrar la distancia más corta por medio de un conjunto de operaciones matemáticas ordenadas, capaces de encontrar la mejor solución.

Parece que aumentan o disminuyen la velocidad del flujo bidireccional, o tránsito de hormigas en ambos sentidos, en función del nivel de feromonas que conserva cada vértice de la rama. En dichos puntos de división de caminos, las hormigas depositan feromonas señalizadoras.

Al ser éstas productos químicos volátiles, se van evaporando poco a poco y esto disminuye la intensidad de su olor, proporcionando información a la hormiga que arriba acerca del tiempo transcurrido desde la llegada de su última compañera.

A esto se añade otro dato importante: el número de individuos que dejan el camino principal para explorar nuevas rutas. Con todos estos datos cambiantes tienen suficiente para descubrir el sendero más rápido en cada momento y en un tiempo mínimo.

Se trata de un comportamiento biológico que se puede simular por medio de la informática pero que desde luego resulta absolutamente sorprendente, en unos pequeños animales con cerebros tan mínimos.

Lo que, a mi modo de ver, resulta también muy curioso es la explicación que ofrecen los autores de dicho artículo, acerca de cómo pudo originarse este comportamiento en las hormigas.

“La evolución ha llevado a algoritmos naturales que regulan el comportamiento colectivo en muchos sistemas biológicos”. Eso es todo. Pero ¿cómo pudo lograr la evolución el hardware y el software necesarios para optimizar semejantes algoritmos?

¿De dónde surgieron los componentes físicos, así como los programas y las instrucciones necesarias para que todo funcione bien? ¿Acaso los errores de las mutaciones al azar pudieron dar con la solución?

¿Es razonable imaginar pre-hormigas probando diversos algoritmos matemáticos hasta dar con los adecuados?

Por supuesto, los ingenieros e informáticos que buscan posibles aplicaciones tecnológicas de esta extraordinaria capacidad de los insectos, tendrán que dedicar toda su sabiduría e inteligencia humana para tener éxito y elaborar máquinas capaces de imitar lo que hacen estas hormigas.

¿Cómo no darse cuenta o pasar por alto que, igual que tales investigadores requieren inteligencia para copiar la actividad de estos insectos, también se requiere más inteligencia aún para crear por primera vez dicho comportamiento?

¿No se están olvidando estos científicos de lo más fundamental del sistema de navegación de tales insectos?

Hoy sabemos que dentro del pequeño cerebro de una hormiga actúa un sofisticado software capaz de reconocer determinados puntos de referencia, analizar vectores, integrar diversas rutas, recoger información sensorial de la brújula solar, las feromonas químicas o la luz polarizada.

Todo esto requiere la suficiente memoria para almacenar datos y recuperar la información rápidamente. También necesitan un sistema para medir la longitud del trayecto recorrido y algoritmos que evalúen la cantidad de feromonas y tomen las decisiones adecuadas.

Debe haber un control central en cada hormiga capaz de integrar todos estos datos y poder elegir así la ruta más corta. Semejante complejidad nos conduce a una pregunta obvia: ¿cómo se originó toda esta programación?

¿Es lógico creer que la evolución ciega carente de inteligencia fue la gran programadora?

Por mi parte, creo -tal como dijera el apóstol Pablo- que la respuesta está en el “misterio escondido desde los siglos en Dios, que creó todas las cosas” (Ef. 3:9).

1.  Garg, S., Shiragur, K., Gordon, D. M. & Charikar, M, 2023, Distributed algorithms from arboreal ants for the shortest path problem, PNAS, 120 (6) e2207959120. https://doi.org/10.1073/pnas.2207959120