Las hormigas de fuego pueden construir parecidos en miniatura de la Torre Eiffel a partir de sus propios cuerpos, y los insectos reconstruyen perpetuamente las estructuras para evitar que colapsen, según un nuevo estudio.
Los insectos dijeron que los insectos se arrastran hacia arriba y hacia abajo en estas estructuras en un fenómeno que se asemeja a una fuente de agua en cámara lenta en reversa.
El hallazgo del nuevo estudio podría ayudar a generar enjambres de robots que pueden usar sus propios cuerpos para formar estructuras 3D complejas, agregaron los científicos.
Construyendo balsas
Las hormigas de fuego (Solenopsis invicta) evolucionó en los humedales del Pantanal de Brasil. En 2011, Craig Tovey, biólogo del Instituto de Tecnología de Georgia en Atlanta, y sus colegas descubrieron la forma en que las colonias de estos insectos pueden transformarse en balsas que pueden mantenerse a flote durante meses.
Las hormigas de fuego pueden usar almohadillas adhesivas en los extremos de sus pies para unir entre sí y formar una balsa en forma de panqueque. El estudio de 2011 encontró que el exoesqueleto de cada hormiga puede atrapar burbujas de aire y volverse ligeramente repelente al agua. Tejer una colonia juntos conduce a un efecto de impermeabilización más poderoso que mantiene la balsa seca mientras flota a flote en el agua.
Si las balsas de hormigas encuentran lugares óptimos para establecerse, pueden formar torres en forma de campana que actúan como refugios temporales después de las inundaciones. Estas estructuras pueden consistir en cientos de miles de hormigas y alcanzar más de 30 hormigas de alto; Hasta ahora, era un misterio cómo las hormigas podían construir estructuras tan altas a partir de sus propios cuerpos sin ser aplastadas, dijeron los investigadores en el nuevo estudio.
Torres de hundimiento
Tovey y sus colegas encontraron accidentalmente el secreto de las estructuras altas mientras experimentaban con colonias de hormigas de fuego reunidas en las carreteras cerca de Atlanta. Los investigadores hicieron el descubrimiento cuando "accidentalmente dejamos la cámara de video funcionando durante una hora extra después de que las hormigas terminaron de construir su torre", dijo Tovey a Live Science.
Para inducir a las hormigas a construir torres, los investigadores las colocaron en cajas transparentes que tenían varillas de plástico que sobresalían de sus pisos. Estas barras servían como soportes sobre los cuales las hormigas podían construir estructuras hechas de sí mismas. En experimentos posteriores, las torres que construyeron las hormigas oscilaron entre 0.28 y 1.18 pulgadas (7 a 30 milímetros) de altura y se construyeron en 17 a 33 minutos. Los investigadores notaron que tales torres probablemente tomaron una forma de campana porque en esa forma, cada componente lleva una carga igual.
A alta velocidad, los investigadores pudieron ver que las torres se hunden constantemente, ya que las hormigas dentro de las profundidades de las estructuras se alejan de las pilas de insectos a su alrededor. Sin embargo, las estructuras se reconstruyen constantemente, ya que las hormigas se escabullen por los costados de las torres.
"Me sorprendió mucho que la torre de hormigas se hunda perpetuamente y se reconstruya", dijo Tovey. "Pensé que las hormigas dejaban de construirse una vez que la torre estaba completa. La forma sigue siendo la misma: ¿quién adivinaría que las hormigas circulan a través de una estructura inmutable?"
Construcción sin objetivo
Para confirmar sus hallazgos, los investigadores mezclaron un tinte a base de yodo ligeramente radioactivo en el agua potable de algunos de los insectos y luego colocaron la colonia en una máquina de rayos X para controlar los movimientos de las hormigas. "En tiempo real, las hormigas de la superficie bloquean la vista", dijo Tovey. "Además, el hundimiento es demasiado lento para detectarlo".
Al colocar láminas transparentes de plástico sobre las hormigas, los científicos descubrieron que cada insecto, que en promedio pesa alrededor de 1 miligramo, puede soportar hasta unas 750 veces su peso y vivir para contarlo. Sin embargo, los experimentos también sugirieron que en las torres, cada hormiga parece sentirse más cómoda apoyando hasta tres hormigas en su espalda, más, y simplemente se rinden y se van, dijo Tovey.
Los investigadores notaron que estas estructuras fueron construidas sin un líder o esfuerzo coordinado. En cambio, cada hormiga simplemente vagaba sin rumbo, siguiendo un cierto conjunto de reglas que podrían ayudarla a construir torres. Los modelos computacionales que desarrollaron los investigadores podrían predecir con precisión las formas de las torres y las tasas de crecimiento, según el estudio.
"Para construir su estructura alta, sólida y con forma de Torre Eiffel, las hormigas parecen seguir las mismas reglas de comportamiento simples que siguen para construir una balsa flotante en forma de panqueque sobre el agua", dijo Tovey. "Es notable que las dos formas a gran escala formadas por el grupo de hormigas sean dramáticamente diferentes y logren diferentes funciones, aunque surjan de los mismos comportamientos individuales a pequeña escala".
Los investigadores ahora quieren analizar "los puentes que las hormigas de fuego hacen de sus cuerpos para atravesar huecos en el terreno", dijo Tovey. "Son increíbles. Los que están delante se abrazan, cuelgan hacia abajo y hacia afuera al otro lado, y se agarran firmemente a cada extremo. El resto de las hormigas cruzan el puente. Luego, las hormigas que componen el puente lo deconstruyen comenzando desde el primer lado, así que al final, todas las hormigas han llegado al otro lado ".
Tal investigación podría ayudar a inspirar la creación de enjambres de robots que podrían construir estructuras complejas a partir de sus cuerpos, dijo Tovey.
"Los investigadores de robótica han tenido cierto éxito al lograr que una flota de robots forme un patrón bidimensional como un rectángulo, pero no han descubierto cómo hacer que los robots formen una estructura tridimensional estable", dijo Tovey. "Esta investigación puede mostrar cómo hacer eso.
"Por ejemplo, supongamos que enviamos varios cientos de pequeños robots a través de una pequeña abertura a un edificio derrumbado para buscar sobrevivientes o para explorar terrenos desconocidos en Marte", dijo Tovey. "A veces, los robots tendrán que trabajar juntos para cruzar grietas o trepar obstáculos abruptos. En otras ocasiones, deben extenderse. Esta investigación puede ayudarnos a comprender cómo diseñar sus controladores individuales para que puedan realizar cooperativamente diferentes tareas en diferentes situaciones. ".
Aún así, puede resultar difícil crear robots que puedan hacer todo lo que las hormigas pueden hacer, dijo. "Suelta repetidamente una hormiga de 6 pies, y no se lastimará. Deja caer un robot de 6 pies cien veces y buena suerte", dijo Tovey.
Los científicos detallaron sus hallazgos en línea el 12 de julio en la revista Royal Society Open Science.
