Investigaciones recientes han descubierto que las termitas construyen sus intrincados nidos detectando y respondiendo a los niveles de humedad en lugar de usar feromonas, lo que revela un mecanismo simple pero efectivo para crear estructuras complejas. Un nido de termitas en su entorno natural (un montículo de Coptotermes lacteus en Nueva Gales del Sur, Australia). Crédito: Andrea Perna
El nuevo estudio indica que la humedad ayuda a guiar a los insectos en sus tareas.
A las termitas se les suele llamar las arquitectas de la naturaleza. Sus nidos, que pueden alcanzar varios metros de altura, cuentan con estructuras complejas y elaboradas, galerías que garantizan una comunicación eficiente y que ventilan automáticamente el interior del nido de una manera que daría envidia a los ingenieros humanos. ¿Cómo pueden miles o millones de insectos coordinar su trabajo para construir nidos sólidos y funcionales para la colonia?
Un nuevo estudio coordinado por Andrea Perna, profesora de sistemas complejos de la Escuela de Estudios Avanzados del IMT de Lucca, y publicado en la revista es vidaAhora ha identificado el mecanismo único utilizado por las termitas para realizar tareas tan extraordinarias.
Las termitas casi han terminado de construir una estructura arqueada. Las luces rojas son el haz de luz utilizado por el escáner 3D para cuantificar el progreso de la construcción. Crédito: Giulio Facchini
Para realizar su experimento de laboratorio con termitas de especies Coptotermes gestrói (originarios del sur de Asia pero extendidos a la costa este de Estados Unidos), los investigadores crearon pequeñas arenas con estructuras artificiales de diferentes alturas y formas utilizando arcilla húmeda.
Luego recolectaron pequeñas poblaciones de termitas de una colonia más grande y cuantificaron su comportamiento de construcción en respuesta a estas estructuras, rastreando en video la actividad de todas las termitas en la población mientras caracterizaban los cambios en la estructura 3D. De esta manera, fue posible probar varias hipótesis para descubrir el mecanismo de coordinación utilizado para construir los nidos.
Las termitas (Coptotermes gestroi) construyeron espontáneamente algunos pilares en el campo experimental. Crédito: Giulio Facchini
Ideas y experimentos comparativos.
En el caso de las hormigas, que junto a las termitas son el otro gran grupo de insectos capaces de construir, por ejemplo, estructuras grandes e intrincadas, se cree que impregnan el material de construcción con una feromona, una sustancia química que atrae a otras hormigas. La locación. sitio de construcción y les «dice» dónde construir. De esta forma, la acción de una hormiga obrera desencadena la actividad de otras hormigas en un proceso de autoamplificación.
Si las termitas, al igual que las hormigas, también dependían de las feromonas para guiar su actividad de construcción, entonces no deberían mostrar preferencia por depositar sus bolitas de material de construcción en ningún lugar específico, porque no había feromonas en las arenas artificiales preparadas por los experimentadores. Pero no fue así: aunque las recolecciones de pellets se realizaron en toda la arena, todos los depósitos se ubicaron encima de estructuras existentes. Quizás podrían valorar la elevación de pequeños pilares y las heterogeneidades del terreno y, de esta forma, seguir añadiendo material constructivo sobre las estructuras existentes. Pero tampoco fue así: de hecho, las termitas depositaron sus tablillas de construcción con la misma probabilidad en pilares bajos y altos.
Un pequeño grupo de termitas Coptotermes gestroi añade bolitas de arcilla a la parte superior de pilares artificiales colocados por los experimentadores. Crédito: Giulio Facchini
Otra hipótesis fue que las termitas podrían sentir la curvatura del sustrato del edificio, ya que algunos modelos previos han demostrado que la adición constante de gránulos en los lugares de mayor curvatura es suficiente para producir estructuras muy complejas que se asemejan a los nidos de termitas de algunas especies. “En nuestras simulaciones, observamos que las pequeñas faltas de homogeneidad en la superficie tienen una mayor curvatura que el sustrato plano circundante y, por lo tanto, se expanden para formar un pilar; los extremos puntiagudos de los pilares, a su vez, atraen más deposición de material de construcción y continúan creciendo hasta que se dividen o fusionarse con otro pilar, y así sucesivamente; Se pueden formar estructuras muy complejas con esta simple regla”, dice Giulio Facchini, primer autor del estudio e investigador del CNRS Institut Matière et Systèmes Complexes en París, Francia.
De hecho, cuando las termitas se enfrentaban a los estímulos artificiales proporcionados en los experimentos, siempre preferían construir en los lugares de mayor curvatura, añadiendo bolitas en la parte superior de los pilares (independientemente de su altura), y cuando se les proporcionaba un pequeño estímulo en la pared, la mayoría de ellos en ocasiones añadían bolitas en las dos esquinas de la pared, los dos puntos donde la curvatura alcanza su máximo.
Comprender las capacidades sensoriales de las termitas
El problema es: ¿cómo podían las termitas detectar de forma tan fiable la curvatura de las estructuras que estaban construyendo? Los investigadores tuvieron la idea de que la evaporación del agua y la humedad podrían tener algo que ver con esto. “Las termitas son muy sensibles a las concentraciones de humedad: a diferencia de la mayoría de los otros insectos, tienen un exoesqueleto delgado y una piel suave, lo que significa que incluso una exposición prolongada a niveles de humedad inferiores al 70% puede ser letal para ellas”, explica Perna. «No es sorprendente que puedan sentir estos gradientes de humedad y responder a ellos con su comportamiento».
¿Pero cómo probar esto? “Encontramos una solución que fue descrita como una 'solución muy ingeniosa de baja tecnología': por uno de los revisores anónimos de la revista es vida: Preparamos arenas experimentales idénticas a las utilizadas con las termitas, pero esta vez impregnando la arcilla con una solución salina de bicarbonato de sodio. À medida que a água da solução salina evaporava, deixava para trás minúsculos cristais de sal, cujo crescimento marcava as regiões de maior evaporação: eram as pontas dos pilares, os cantos das paredes: exatamente as mesmas regiões que os cupins haviam selecionado para seus atividade ¡de construcción!» explica Facchini.
«Lo que realmente nos sorprendió fue descubrir que las termitas utilizan una solución tan simple para un problema muy complejo», dice Perna. “En nuestros experimentos, la complejidad del nido surge de un solo mecanismo simple: las termitas solo necesitan agregar bolitas de material dependiendo de la humedad local, pero las bolitas que agregan a su vez alteran todo el patrón de evaporación y humedad, induciendo a otras termitas a construir un nido diferente. ubicación, y así sucesivamente, hasta que se produzcan estructuras muy complejas”.
Referencia: “La evaporación del sustrato impulsa la construcción colectiva en termitas” por G. Facchini, A. Rathery, S. Douady, D. Sillam-Dussès y A. Perna, 8 de febrero de 2024. es vida.
DOI: 10.7554/eLife.86843.3
