¿Por qué las termitas son los mejores arquitectos del mundo natural?
Los nidos de las termitas pueden alcanzar metros de altura, con estructuras complejas y elaboradas, galerías que aseguran una comunicación eficiente y que ventilan automáticamente el interior del nido de una manera que sería la envidia de 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 en la Escuela de Estudios Avanzados del IMT de Lucca, y publicado en la revista eLife, ha identificado el mecanismo único utilizado por las termitas para realizar una tarea tan extraordinaria.
Un estudio sobre estos "arquitectos" naturales
Para llevar a cabo su experimento de laboratorio con termitas de la especie Coptotermes gestroi (originaria del sur de Asia, pero que se ha extendido a la costa este de Estados Unidos), los investigadores crearon pequeñas arenas con estructuras artificiales de diferente altura y forma 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 mediante el seguimiento en video de la actividad de todas las termitas de la población, al mismo tiempo que caracterizaban los cambios en la estructura 3D. De esta forma, fue posible probar varias hipótesis para descubrir el mecanismo de coordinación utilizado para la construcción de nidos.
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 al suelo y al sitio de construcción y "les dice" dónde construir. De esta manera, la acción de una hormiga obrera desencadena la actividad de otras hormigas en un proceso de autoamplificación.
Si las termitas, como 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 en particular, porque no había feromonas en las arenas artificiales preparadas por el experimentadores. Pero este no fue el caso: mientras que las recolecciones de perdigones se produjeron en todas partes de la arena, las deposiciones se localizaron todas en la parte superior de las estructuras ya existentes.
Quizás podrían evaluar la elevación de pequeños pilares y las heterogeneidades del terreno, y de esta manera seguirían agregando material de construcción sobre las estructuras ya existentes. Pero tampoco fue así: de hecho, las termitas depositaron sus bolitas de construcción con la misma probabilidad tanto en pilares bajos como en pilares altos.
Otra hipótesis fue que las termitas podrían sentir la curvatura del sustrato del edificio, ya que algunos modelos previos habían demostrado que agregar constantemente bolitas 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 heterogeneidades de la superficie tienen una curvatura mayor 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 depósitos de material de construcción y continúan creciendo hasta que dividirse o fusionarse con otro pilar, etc.; 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 enfrentaron a los estímulos artificiales proporcionados en los experimentos, siempre prefirieron construir en los lugares de mayor curvatura, añadiendo bolitas en la parte superior de los pilares (independientemente de su altura), y cuando un pequeño estímulo de la pared Como estaba previsto, la mayoría de las veces seguían añadiendo bolitas en las dos esquinas de la pared, los dos puntos donde la curvatura alcanza su máximo.
El problema es: ¿cómo podían las termitas detectar de forma tan fiable la curvatura de las estructuras que estaban construyendo? Los investigadores tenían una pista de que la evaporación del agua y la humedad podrían tener 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 fino 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 demostrarlo?
"Encontramos una solución que fue descrita como 'una solución muy ingeniosa de baja tecnología': uno de los revisores anónimos de la revista eLife : preparamos arenas experimentales idénticas a las utilizadas con las termitas, pero esta vez impregnando la arcilla con una solución salina de bicarbonato de sodio", explica Facchini.
"Lo que realmente nos sorprendió fue descubrir que las termitas utilizan una solución tan sencilla para un problema muy complejo", comenta Perna.
"En nuestros experimentos, la complejidad del nido surge de un solo mecanismo simple: las termitas sólo necesitan agregar bolitas de material dependiendo de la humedad local, pero las bolitas que agregan a su vez cambian todo el patrón de evaporación y humedad, induciendo a otras termitas a construir en un lugar diferente, y así sucesivamente, hasta que se produzcan estructuras muy complejas".
Referencia
Giulio Facchini et al, Substrate evaporation drives collective construction in termites, eLife (2024). DOI: 10.7554/eLife.86843.4