Deborah Gordon cava y disfruta de las hormigas

Yo estudio a las hormigas porque me gusta pensar cómo funcionan las organizaciones. Particularmente, como las partes simples de la organización interactúan y crean el comportamiento de toda la organización. Y… las colonias de hormigas son un buen ejemplo de una organización como esa, pero hay muchas otras. La web es una. Existen muchos sistemas biológicos como ese: cerébros, células, embriones en desarrollo.

Hay alrededor de 10.000 especies de hormigas. Todas viven en colonias de una o unas pocas reinas, Y por eso todas las hormigas que ven caminando por ahí son trabajadoras hembras estériles. Y todas las colonias de hormigas tienen en común que no hay un centro de control. Nadie le dice al otro que hacer. La reina solo pone los huevos. No hay administración. Ninguna hormiga dirige el comportamiento de otra hormiga. Y trato de entender como eso funciona. Y he estado trabajando los últimos 20 años en una población de hormigas “come-semillas” en el sudeste de Arizona.

Este es mi lugar de estudio. En realidad es una foto de hormigas, y el conejo solo está ahí por casualidad. Y estas hormigas se llaman “cosechadoras” por que se alimentan de semillas. Este es el nido de una colonia madura, y allí está la entrada al nido. Y juntan el forraje de alrededor de 20 metros. juntan las semillas, las cargan hasta el nido, y las almacenan. Todos los años voy ahí y hago un mapa de mi lugar de estudio. Este es solo un camino. No muy grande, tiene cerca de 250 metros de un lado y 400 del otro. Y todas las colonias tienen un nombre, que es un número. Que está pintado en una piedra. Y voy allá cada año y busco todas las colonias que estaban vivas un año antes, y descifro cuales han muerto, y pongo las nuevas en el mapa. Y mediante esto determino la edad de todas ellas. Y por lo mismo he podido estudiar cómo cambia su comportamiento a medida que la colonia crece y envejece.

Entonces quiero contarles sobre el ciclo de vida de las colonias. Las hormigas nunca hacen más hormigas, las colonias hacen más colonias. Y lo hacen todos los años enviando a sus reproductoras --aquellas con alas-- a un vuelo de apareamiento. Cada año, en el mismo día -- es un misterio exactamente como esto ocurre-- cada colonia envía a sus vírgenes, reinas no apareadas con alas y a los machos, y todos vuelan a un lugar común. Y se aparean. Y esto muestra una reina “recientemente” virgen. Aquí están sus alas. Y ella está en proceso de aparearse con este macho, y hay otro macho arriba esperando su turno. A menudo las reinas se aparean más de una vez. Y después de esto, todos los machos mueren. Eso es todo para ellos!

(Risas)

Y luego las recién apareadas reinas vuelan a algún lugar, dejan sus alas, cavan un hoyo y entran a poner sus huevos. Y van a vivir por 15 o 20 años, poniendo huevos usando el esperma del apareamiento original. Y la reina se interna ahí abajo. Ella pone los huevos, alimenta las larvas --una hormiga empieza como huevo, luego se convierte en larva-- ella alimenta las larvas regurgitando sus reservas de grasa. Luego, tan pronto como las hormigas -- el primer grupo de hormigas-- emerge, son larvas. Luego son crisálidas. Luego como hormigas adultas salen, buscan comida, y cavan su nido, y la reina nunca vuelve a salir.

Entonces esta es una colonia de un año -- resulta ser la 536. Allí está la entrada al nido, hay un lápiz de referencia. Esta es una colonia fundada por una reina el verano pasado. Esta es una colonia de tres años. Allí está la entrada al nido, hay un lápiz de referencia. Montan un “conchal”, un montículo de residuos -- en su mayor parte son cáscaras de semillas con las que se alimentan. Esta es una colonia de cinco años. Esta es la entrada al nido, hay un lápiz de referencia. Este es más o menos el tamaño que alcanza, un metro de largo aproximadamente. Y aqui vemos como el tamaño de la colonia y el número de hormigas trabajadoras cambia -- estas son alrededor de 10.000 hormigas trabajadoras -- cambia en función a la edad de la colonia, en años. Empieza con cero hormigas, tan solo la reina fundadora, y crece a un tamaño de 10 o 12 mil hormigas cuando la colonia tiene cinco años. Y se mantiene de este tamaño hasta que la reina muere y ya no hay quien haga más hormigas, cuando ella tiene alrededor de 15 o 20 años. Es cuando alcanzan este tamaño estable, en número de hormigas, que se empiezan a reproducir. Es decir, a enviar más reinas con alas y machos al vuelo anual de apareamiento. Yo sé como varía el tamaño de la colonia en función a su edad, porque he cavado colonias y contado las hormigas. Y esa claramente no es la parte más divertida de esta investigación, aunque es interesante.

(Risas)

Realmente la pregunta que me surge cuando pienso en estas hormigas es lo que llamo “asignación de tareas”. Eso no es solo como la colonia se organiza, sino también cómo cambia lo que está haciendo? ¿Cómo es que la colonia consigue ajustar el número de trabajadores ejecutando cada tarea, a medida que cambian las condiciones? Entonces, le ocurren cosas a una colonia de hormigas. Cuando llueve en el verano, el desierto se inunda. Hay muchos daños en el nido, y una cantidad extra de hormigas es necesaria para limpiar ese desorden. Cuando repentinamente hay más alimento disponible -- y esto es lo que todos saben sobre picnics -- entonces una cantidad extra de hormigas son asignadas para recolectar el alimento. Entonces, si nadie le dice a nadie que hacer, ¿cómo es que la colonia consigue ajustar el número de trabajadores desempeñando cada tarea? Y ese es el proceso que llamo “asignación de tareas”.

En las hormigas cosechadoras he dividido las tareas de las hormigas que veo fuera del nido en estas cuatro categorías: en busca de forraje, cuando está en la senda de búsqueda, buscando o trayendo alimento. Las patrulleras -- se supone que eso es una lupa -- son un grupo interesante que sale temprano en la mañana antes de que las forrajeras estén activas. Ellas de alguna manera determinan la dirección que las forrajeras seguirán, y por el hecho de regresar -- solo por el hecho de volver a salvo-- transmiten a las forrajeras que es seguro salir. Y las trabajadoras de mantenimiento del nido trabajan dentro, y quería decir que el nido se parece mucho a la casa de Bill Lishman. Me refiero a que hay recámaras dentro, forran los muros de las recámaras con tierra húmeda que al secar se transforma en una superficie tipo adobe. También es muy similar a algunas de las cuevas usadas como vivienda de los Hopi, residentes de esta zona. Las trabajadoras de mantenimiento hacen esto dentro del nido, y salen del nido transportando trozos de tierra seca en sus mandíbulas. Entonces ven que las trabajadoras de mantenimiento del nido salen con un poco de arena, la dejan, dan la vuelta, y vuelven a entrar. Y finalmente, las trabajadoras de desechos, le ponen algún tipo de químico territorial a los residuos. Entonces lo que las trabajadoras de desechos hacen es formar montículos de residuos. Un día, todo esta aquí, y al día siguiente todo estará en otro lugar, y luego lo moverán nuevamente. Y eso es lo que las trabajadoras de desechos hacen. Y estos cuatro grupos son solo las hormigas de fuera del nido. Eso es solo cerca del 25 por ciento de la colonia, y son las hormigas más viejas.

Entonces, una hormiga empieza su vida cerca de la reina. Y cuando excavamos los nidos, encontramos que son tan profundos como amplias son las colonias, como un metro de profundidad para los grandes nidos viejos. Y luego hay otro túnel largo y una recámara, donde a menudo encontramos a la reina, luego de ocho horas de avanzar penosamente por la roca con piquetas. No creo que la recámara haya evolucionado por mi culpa o la de mi pala o por mi equipo de estudiantes con piquetas, sino porque, cuando hay inundaciones, ocasionalmente toda la colonia debe descender. Entonces vemos toda esta red de recámaras. La reina esta ahí en algún lugar, ella solo pone huevos. Ahí están las larvas, y ellas consumen gran parte del alimento. Y esto es cierto de muchas hormigas -- que las hormigas que vemos merodeando no se alimentan mucho. Ellas tan solo lo acarrean y se lo dan de comer a las larvas. Cuando las forrajeras regresan con los alimentos, lo dejan en la recamara superior, y otras hormigas suben, toman los alimentos, lo llevan abajo, descascaran las semillas, y las amontonan. Hay trabajadoras de mantenimiento del nido trabajando en todos lados. Y curiosamente y de modo interesante, parece que a cualquier hora la mitad de las hormigas de la colonia simplemente no hace nada. Entonces, y a pesar de lo que dice la Biblia, sobre, ya saben, "Mira a la hormiga, tú que eres perezoso”... de hecho, uno puede pensar en esas hormigas como reservas. Es decir, si algo fuera a ocurrir -- y jamás he visto algo así ocurrir, pero solo he buscado durante 20 años -- si algo ocurriese, todas podrían salir si fuese necesario. Pero de hecho, la mayoría esta holgazaneando por ahí.

Y creo que es una pregunta muy interesante -- ¿Que hay sobre la forma en que la colonia se organiza que pueda dar sentido a una reserva de hormigas que no trabajan? ... ellas permanecen en una especie de “reserva” entre las hormigas que trabajan en la profundidad del nido y las hormigas que trabajan fuera del nido. Y si se marcan aquellas hormigas que trabajan fuera del nido, y se excava la colonia, nunca las verán en lo profundo. Entonces lo que ocurre es que las hormigas trabajan dentro del nido cuando son jóvenes. De alguna forma entran en esta “reserva”. Y eventualmente, son reclutadas para unirse a la fuerza de trabajo exterior. Y una vez que pertenecen a las hormigas que trabajan afuera, nunca vuelven a bajar. Ahora, las hormigas -- gran parte de las hormigas, incluyendo estas --, no ven muy bien. Tienen ojos, pueden distinguir entre la luz y la oscuridad, pero normalmente trabajan por medio del olfato. Entonces, solo para reforzar aquello que pudieron haber pensado sobre las hormigas reinas, no es cierto -- ya saben, aun si las reinas tuviesen la inteligencia para enviar mensajes químicos por toda esta red de recámaras para decirles a las hormigas de afuera lo que deben hacer, no hay forma de que estos mensajes lleguen a tiempo para que se observen los cambios en asignación de trabajadoras que en realidad vemos fuera del nido. Entonces, esta es una forma de saber que la reina no está dirigiendo el comportamiento de la colonia.

Así que, cuando empecé a trabajar en la asignación de tareas, mi primera pregunta fue, ¿Cuál es la relación entre las hormigas haciendo diferentes tareas? ¿Le importa a las forrajeras lo que las trabajadoras de mantenimiento de nido están haciendo? ¿Le importa a las trabajadoras de desechos lo que las patrulleras están haciendo? Y yo estaba trabajando en el contexto de la perspectiva de las colonias donde cada hormiga, de alguna manera, se dedica a una tarea desde su nacimiento. y en cierto modo trabaja de forma independiente de las otras, conociendo su lugar en la línea de ensamblaje. Y en cambio yo queria preguntar, ¿Cómo son los diferentes grupos de trabajo interdependientes?

Entonces hice experimentos donde cambiaba una cosa, por ejemplo, creé más trabajo para las trabajadoras de mantenimiento del nido dejando un montón de palillos de diente cerca de la entrada del nido temprano en la mañana cuando las trabajadoras de mantenimiento empiezan su actividad Esto es como se ve alrededor de 20 minutos después. Aquí está cerca de 40 minutos después. Y las trabajadoras de mantenimiento acarrean los palillos de diente al extremo externo del hormiguero y los dejan allí. Y lo que quería saber era... "OK, esta es una situación donde un número extra de trabajadoras de mantenimiento fueron reclutadas -- ¿Habrá algún efecto sobre las trabajadoras de otras tareas?" Luego repetimos todos esos experimentos con las hormigas marcadas. Entonces aquí hay algunas trabajadoras de mantenimiento azules. Y últimamente nos hemos vuelto más sofisticados y tenemos este sistema de tres colores. Y podemos marcarlas individualmente, y entonces sabemos cual hormiga es cual. Empezamos con pinturas para maquetas de aviones y luego encontramos estos pequeños y fabulosos rotuladores japoneses, que funcionan realmente bien. Solo para resumir los resultados, bueno resulta que si, las diferentes tareas son interdependientes. Entonces, si cambio la cantidad ejecutando una tarea, cambia el número ejecutando otra. Por ejemplo, si hago un desorden que las trabajadoras de mantenimiento deben limpiar, luego observo menos hormigas forrajeras afuera. Y esto resultó cierto para todos los pares de combinaciones de tareas.

El segundo resultado, que fue sorprendente para mucha gente, fue que la hormigas realmente intercambian de tarea. La misma hormiga no hace el mismo trabajo una y otra vez durante toda su vida. Por ejemplo, si coloco más alimento, todas las demás -- las trabajadoras de desechos paran el trabajo con los residuos y salen a buscar el alimento, se convierten en forrajeras. Las trabajadoras de mantenimiento se convierten en forrajeras. Las patrulleras se convierten en forrajeras. Pero no todas las transiciones son posibles. Y esto muestra como funciona. Como acabo de decir, si hay más alimentos que recolectar, las patrulleras, las trabajadoras de desechos, las trabajadoras de mantenimiento, van a cambiar a colectoras de forraje. Si hay más patrullaje que hacer -- entonces creé un disturbio, para que más patrulleras fueran necesarias -- las trabajadoras de mantenimiento se cambian a patrullaje. Pero si más trabajo de mantenimiento es necesario -- por ejemplo, si dejo un montón de palillos de dientes -- entonces nadie vuelve a cambiarse a trabajo de mantenimiento, deben conseguir trabajadoras de mantenimiento desde adentro del nido. Por lo tanto la recolección de forraje actúa como un drenaje, y las hormigas dentro del nido actúan como una fuente. Y finalmente, parece que cada hormiga está decidiendo momento a momento entre estar activa o no.

Entonces, por ejemplo, cuando hay más trabajo de mantenimiento que hacer, no es que las forrajeras se cambian. Sé que no hacen eso. Pero las forrajeras de alguna manera deciden no salir. Y aquí está el resultado más intrigante: la asignación de tareas. Este proceso cambia con la edad de la colonia, y cambia de la siguiente manera. Cuando hago experimentos con la colonias más antiguas -- las que tienen cinco o más años -- son más consistentes entre un momento y el otro. Y mucho mas homeostáticas. Cuanto peor se ponen las cosas, y cuanto más las molesto, mas actúan como una colonia no perturbada. A diferencia de las jóvenes, pequeñas colonias -- las colonias de dos años de solo 2.000 hormigas -- son mucho más variables. Y los más impresionante de esto es que las hormigas viven tan solo un año. Puede ser este año, o el otro. Entonces, las hormigas en las colonias antiguas, que parecen más estables, no son mayores que las hormigas de las colonias más jóvenes. No se debe a la experiencia de hormigas más viejas o sabias. En vez de eso, algo sobre la organización debe cambiar a medida que envejece la colonia. Y lo obvio es que cambia su tamaño.

Entonces con base en este resultado, he ocupado mucho tiempo tratando de determinar que clase de reglas de decisión -- muy simples, locales, probablemente olfativas, químicas... reglas que una hormiga podría estar usando, ya que ninguna puede evaluar la situación global -- que puedan derivar en los resultados que observo. Dinámicas predecibles, sobre quien hace cual tarea. Y que cambie a medida que crece la colonia. Y lo que encontré es que las hormigas usan una red de contactos de antena. Entonces cualquiera que haya observado a las hormigas, ha visto cuando se tocan con las antenas. Ellas olfatean con sus antenas. Cuando una toca a la otra, la está olfateando. Y puede decir, por ejemplo, si la otra hormiga es compañera de nido, pues las hormigas se cubren unas a las otras acicalándose con una capa de grasa que lleva el olor especifico de la colonia. Y lo que estamos aprendiendo es que una hormiga usa el patrón de sus contactos de antena, el ritmo al que se encuentra con hormigas de otras tareas, para decidir qué hacer. Y entonces el mensaje, no es cualquier mensaje el que se trasmite de una hormiga a otra, sino que es un patrón. El patrón en si mismo es el mensaje. Y les explicaré un poco más sobre eso.

Pero primero, deben estar preguntándose... cómo puede un hormiga saber -- por ejemplo -- soy una forrajera espero encontrarme con otra forrajera cada cierto tiempo. Pero si al contrario empiezo a encontrarme con un número mayor de trabajadoras de mantenimiento, es menos probable que recolecte forraje. Entonces tiene que saber la diferencia entre una forrajera y una trabajadora de mantenimiento. Y hemos aprendido que, en esta especie -- y sospecho que en otras también -- estos hidrocarburos, esta capa de grasa exterior de las hormigas, es diferente a medida que ejecutan diferentes tareas. Y hemos llevado a cabo experimentos que muestran que esto ocurre porque, cuanto más tiempo una hormiga está en el exterior, mayor es el cambio de estos simples hidrocarburos, y entonces huelen diferente por hacer diferentes tareas. Y pueden usar el olor específico de la tarea en los hidrocarburos cutáneos -- pueden usar eso en sus breves contactos de antena para, de alguna manera, llevar la cuenta del ritmo al que se encuentran con hormigas de ciertas tareas. Y hace poco hemos demostrado esto colocando extractos de hidrocarburos en pequeños gránulos de vidrio, y soltando los gránulos suavemente dentro de la entrada del nido al ritmo correcto. ... resulta que las hormigas responden a ese ritmo correcto de contacto, usando los gránulos de vidrio con extracto de hidrocarburos, como lo harían en contacto con verdaderas hormigas.

Ahora quiero mostrarles una breve película -- Y comienza, primero que todo, mostrando la entrada al nido. La idea es que las hormigas entran y salen por la entrada del nido. Han estado afuera haciendo diferentes tareas, y el ritmo al que se topan, a medida que salen y entran, determina o influencia, la decisión de cada hormiga de salir o no, y que tarea ejecutar. Esta toma es de un microscópio de fibra óptica. Está dentro del nido. Al comienzo solo vemos a las hormigas En una especie de interacción con el microscópio de fibra óptica. Pero la idea es que las hormigas están ahí, y cada una experimenta una cierta cantidad de hormigas que pasan -- un flujo de contactos con otras hormigas. Y el patrón de estas interacciones determina si la hormiga vuelve a salir del nido y que hace cuando vuelve a salir También pueden verlo aquí, en las hormigas justo fuera de la entrada del nido como estas Cada hormiga, a medida que vuelve a entrar al nido, se contacta con otras hormigas. Y las hormigas que esperan justo dentro del nido, cerca de la entrada, tomando la decisión de salir o no al próximo viaje, se contactan con las hormigas que entran.

Entonces lo interesante de este sistema es que es desordenado. Es variable. Es ruidoso. Particularmente en dos formas: la primera es que la experiencia de la hormiga -- de cada hormiga -- no es muy predecible, porque el ritmo al que vuelven las hormigas depende de todas las pequeñas cosas que le ocurren a una hormiga cuando esta hace su labor en el exterior. Y la segunda, es que la habilidad de una hormiga de evaluar este patrón tiene que ser muy rudimentaria, ya que ninguna hormiga puede hacer un conteo sofisticado. Entonces, hacemos mucha simulación y modelaje, y también trabajo experimental para entender como estos dos tipos de ruido se combinan para, en conjunto, producir el comportamiento esperado de las colonias de hormigas.

De nuevo, no estoy diciendo que este patrón desordenado de interacciones produzca una fábrica que trabaje con la precisión y eficiencia de un reloj. De hecho, si uno observa a las hormigas termina tratando de ayudarlas, porque nunca parecen estar haciendo algo exactamente como uno piensa que lo deben estar haciendo. Entonces no es que de estos contactos desordenados surja la perfección. Pero funciona bastante bien. Las hormigas han existido por varios cientos de millones de años. Cubren toda la tierra, exceptuando la Antártica. Claramente algo de lo que hacen es lo suficientemente exitoso para que este patrón de contactos desordenados, en conjunto, produzca algo que permite a las hormigas hacer muchas más hormigas. Y una de las cosas que estamos estudiando es como la selección natural puede estar actuando para dar forma al uso de patrones de interacción -- esta red de patrones de interacción -- para tal vez aumentar la eficiencia forrajera de las colonias de hormigas.

Sin embargo, lo más importante que quiero que recuerden es que, estos patrones de interacción son algo que uno esperaría esté cercanamente relacionado al tamaño de la colonia. La idea más simple es que cuando una hormiga está en una colonia pequeña -- o en una colonia grande, puede usar la misma regla, como, "espero encontrar a otra forrajera cada tres segundos" Pero en una colonia pequeña, es más probable que encuentre a menos forrajeras, ya que hay menos forrajeras que encontrar. Este es el tipo de regla que, a medida que la colonia envejece y crece, producirá un comportamiento diferente en una colonia antigua y en una pequeña y joven.

(Gracias)

(Aplausos)