El sorprendente GPS de las hormigas

Todos hemos visto alguna hilera de pequeños soldados de seis patas que van y vienen con la apariencia de un organizado ejército. Desde nuestra perspectiva de gigantes, las hormigas parecen desplazarse según una inquebrantable disciplina que las fuerza a no desviarse y por eso está extendida la creencia de que son como pequeños robots que siguen de manera automática el rastro olfativo de feromonas que han segregado otras hormigas (o ellas mismas) y tocando con sus antenas a la compañera que tienen delante como para comprobar que no se están desviando de su trayectoria.

No ha sido hasta tiempos relativamente recientes que se ha descubierto que el movimiento de las hormigas no se reduce a conductas simples como el mero rastreo de un olor, sino que implica procesos bastante más complicados, una sucesión de pequeñas decisiones que cada individuo ha de tomar de manera constante cuando se desplaza de un punto a otro. Sucesivos estudios han ido demostrando que la conducta de las hormigas no es tan robótica como se pensaba y que cada una de ellas es capaz de encontrar su camino de manera individual; de hecho, es lo que parecen hacer la mayor parte del tiempo incluso cuando forman parte de una hilera multitudinaria. No existe en ellas nada parecido a un piloto automático. Quienes las estudian hablan de un «GPS» interno, porque cada hormiga es por sí misma una sofisticada navegante que, cuando la ocasión lo requiere, puede moverse por el mundo sin la ayuda de sus compañeras.

Las hormigas no poseen personalidad propia tal como la entendemos en los seres humanos y otros animales, pese a que cada hormiga puede ejercer diversos roles en función de las necesidades del momento y de lo que dicten su posición o estatus en la sociedad del hormiguero al que pertenece. Sí gozan, en cambio, de cierto grado de independencia. Hay muchas circunstancias en las que necesitan orientarse solas o recuperar la dirección si se han perdido, y la vieja idea de que se orientan limitándose a utilizar rastros químicos para saber a dónde se dirigen no solo es incompleta, sino con frecuencia inviable. Por ejemplo, esos rastros químicos se evaporan con facilidad y son borrados por la lluvia o el viento. En algunos ecosistemas, como el desierto arenoso o las salinas castigadas por el sol, el rastro químico llega a ser casi por completo inútil. Aun así, en estos ecosistemas las hormigas rara vez se pierden. Cada hormiga posee un «centro integrado de orientación» que es una combinación de diversos mecanismos: visión, reconocimiento olfativo y táctil, captación de vibraciones, incluso medición instintiva de las distancias recorridas. Se especula que también la captación de campos magnéticos podría jugar un papel en ese centro integrado. Lo más llamativo, de entre todos estos sistemas, es el uso extensivo que las hormigas hacen de la memoria. Una hormiga que se adentra en terreno inexplorado es capaz de aprenderse el camino que necesita recorrer de vuelta, al menos cuando las circunstancias lo permiten. Los investigadores lo han comprobado cambiando de lugar objetos o señales en el camino que la hormiga ya ha memorizado, consiguiendo que la hormiga se pierda. Eso sí, la hormiga parecerá confusa hasta que se convenza de que la memoria la ha traicionado y decida empezar el camino de vuelta desde cero, recurriendo a otros de los mecanismos de orientación que tiene disponibles.

La idea de que las hormigas puedan recorrer un camino de memoria es sorprendente, porque estos insectos poseen unos cerebros tan minúsculos que son incapaces de albergar algo parecido al pensamiento; de hecho, sus centros nerviosos no se parecen a lo que solemos calificar como «cerebro» propiamente dicho. La hipótesis, sin embargo, no es nueva. Se sabe desde décadas que las parientes más cercanas de las hormigas, las avispas, usan la memoria visual para orientarse. En 1932, el joven biólogo holandés Niko Tinbergen —quien muchos años después, en 1973, ganaría el Premio Nobel— quiso comprobar cómo hacían las avispas para encontrar el camino a casa. Estudió una variedad llamada Philantus triangulum, más conocida como «avispa lobo» debido a su costumbre de cazar abejas (esta avispa pertenece a una familia cuya etiqueta latina, Crabronidae, los hispanohablantes podemos asociar de manera cómicamente idónea a la naturaleza arisca y depredadora de este insecto que vive y caza en solitario).

Estas avispas excavan sus nidos en el suelo y Tinbergen decidió crear referencias visuales en torno a estos nidos para comprobar si sus ocupantes utilizaban esas referencias como recordatorio. Rodeó la entrada de varios nidos con círculos formados por piñas. Supuso que la avispa propietaria de cada nido se acostumbraría a ver allí el círculo que indicaba la entrada y lo usaría para localizarla con más facilidad. Después de un tiempo, movió los círculos de piñas, alejándolos de los nidos. Observó que cada avispa ya no volaba directa hacia su hogar, sino que se encaminaba hacia el círculo que había sido desplazado y, al llegar a él, se mostraba confusa porque la entrada de su nido ya no estaba en el centro, tal y como el sorprendido insecto había esperado. Esto demostraba que las avispas habían aprendido a orientarse usando hitos visuales del entorno, aunque estos hitos hubiesen aparecido después de que hubiesen construido su nido. Habían memorizado de manera visual no el trayecto el camino hacia la abertura del nido per se, sino hacia las piñas, que eran más visibles y más fáciles de localizar desde la distancia.

Que la memoria visual sea importante en un insecto volador parece más lógico, dado que desde el aire obtiene una perspectiva privilegiada del entorno. Sin embargo, solo algunas hormigas vuelan y lo hacen casi exclusivamente en época reproductiva. La mayoría de las hormigas pasan su vida caminando por el suelo, o subiendo por árboles y paredes; al observarlas, parecen limitarse a explorar su entorno más inmediato con las antenas que tocan y olfatean todo lo que encuentran. Se sabía que emplean la visión en algunos casos. Exceptuando un pequeño porcentaje de variedades que casi nunca abandonan el subsuelo, donde los ojos son inútiles, las hormigas pueden ver. Eso sí, son bastante miopes. Por lo general, su rango de percepción visual de los objetos está entre los veinte y treinta centímetros de distancia. Hay alguna especie que puede ver con relativa claridad aquellos objetos situados a un metro de distancia, pero es algo excepcional. La claridad de la visión suele depender del tamaño de la especie: cuanto más grande la hormiga, más grandes son sus dos ojos compuestos. Esos ojos están formados por omatidios, piezas que, a modo de mosaico de píxeles, construyen la imagen que llega al centro nervioso. Un ojo compuesto de mayor tamaño posee un mayor número de omatidios y permite componer una imagen de mayor definición, lo cual explica que las hormigas más grandes vean con mayor claridad. Esos insectos también poseen tres ocelos, pequeños ojos simples que no están formados por omatidios y que no permiten visualizar objetos, pero sí percibir los niveles de luz ambiental y, lo que es más importante, la polarización de esa luz. La polarización, el ángulo en que la luz diurna incide sobre ellas, es particularmente importante para su GPS interno. La visión, pues, ayuda a que las hormigas puedan reconocer el aspecto de su entorno fijándose en objetos fijos, algo muy útil cuando los rastros olfativos de feromonas desaparecen. Pero los ojos no constituyen el único ni el principal sistema de navegación.

Las hormigas suelen explorar el entorno para buscar fuentes de comida o algún otro recurso. En las especies muy socializadas, que son casi todas, esta tarea es realizada por exploradoras que se alejan del hormiguero, dispersándose en varias direcciones y emprendiendo una aventura solitaria en busca de algún tesoro útil. Cuando alguna de ellas encuentra comida, por ejemplo, regresa al hormiguero para comunicárselo a sus compañeras. Ya hemos visto que dejar un rastro olfativo para marcar el camino no siempre sirve. Así pues, ¿cómo hacen las exploradoras para enseñarle a las demás dónde está el precioso alimento y cómo llegar hasta él? La respuesta es sorprendente: cuando la hormiga exploradora vuelve a casa con la buena noticia de que ha encontrado alimento, elige a una «alumna», comenzando un proceso de enseñanza sobre la trayectoria a seguir hasta ese alimento.

Los investigadores han observado esta peculiar conducta de reclutamiento. Pongamos que una hormiga exploradora, a la que llamaremos Dora, ha encontrado una fuente de comida. Dora regresa a casa y busca a una compañera al azar, a la que llamaremos Botas. Dora empieza a «insistir» para que Botas la acompañe; ese es reclutamiento en sí. Después, ambas se dirigen juntas hacia la comida, pero Dora no camina dejando un rastro químico para que Botas la siga de manera mecánica. Eso serviría de bien poco si Botas necesita regresar al hormiguero y el rastro químico se ha evaporado. Lo que Botas hace es memorizar ella misma el camino. Esta memorización consiste en un curioso ritual: Dora camina delante y Botas la sigue muy de cerca, tocándola constantemente con las antenas. Cada pocos pasos, Botas se separa de Dora para reconocer el terreno circundante y memorizar sus características. Cuando Dora nota que su alumna ha dejado de tocarla con las antenas, se detiene y espera con paciencia. Cuando Botas termina de memorizar esa parte del camino, vuelve a situarse detrás de Dora y la toca con las antenas. Es la señal para volver a caminar juntas, hasta que Botas necesite separarse otra vez para explorar y memorizar el siguiente segmento del trayecto.

Avanzando y deteniéndose cada pocos pasos, estas dos hormigas tardan tres veces más en llegar a la comida de lo que Dora había tardado caminando en solitario. Sin embargo, son esas constantes pausas permiten que Botas pueda después regresar a casa por sí sola. Una vez de vuelta en el hormiguero, Botas también recluta a su propia alumna. Así, una tras otra, las hormigas reclutadas van enseñando el trayecto a otras compañeras hasta que se forma la característica hilera de hormigas que van y vienen entre la comida y el hormiguero. En ese momento sí puede ayudar el rastro químico que todas juntas dejan, pero lo llamativo de esto es que la hilera tampoco se limita a seguir ese rastro. Las hormigas de la fila van avanzando y con frecuencia usan el mismo procedimiento de reconocimiento del terreno. En una fila multitudinaria, esa tarea es dificultada por las congéneres que van y vienen, lo cual conlleva una considerable cantidad de equivocaciones. Todas avanzan mediante un sistema de ensayo y error, corrigiéndose a sí mismas sobre la marcha. Son muchas las hormigas que se separan de la hilera no solo porque están tratando de memorizar del camino, sino también porque se equivocan o simplemente quieren comprobar que continúan en la dirección indicada. Tras corregirse o efectuar sus comprobaciones, vuelven a la fila. Así, aunque una hilera parezca a primera vista un ejército perfectamente coordinado que se comporta de manera infalible, la admirable precisión conjunta es en realidad la suma de todos los intentos individuales por no perderse, con el alto porcentaje de equivocaciones que eso conlleva.

El que Dora, Botas y todas las demás compañeras puedan memorizar un largo camino con sus pequeños cerebritos ha sido comprobado por diversos estudios. Experimentos similares a los de Tinbergen demuestran que las hormigas, como sus primas las avispas, también se muestran confusas cuando se cambian los hitos visuales reconocibles que habían memorizado de antemano. Cualquier cambio en el entorno puede hacer que se pierdan, pero, tras un pequeño periodo de adaptación en el que vagan sin rumbo aparente, casi siempre son capaces de volver a encontrar el camino. Ahí es donde entra el juego lo que los investigadores han llamado «sistema integrado» de orientación, que sustituye o complementa a la memoria cuando esta demuestra no ser fiable. Las hormigas no solo miran, olfatean y tocan para memorizar. Su sistema nervioso es capaz de coordinar informaciones procedentes de varios mecanismos internos, convirtiéndolas en un mapa flexible. Los ocelos, esos pequeños ojos simples que captan la intensidad y polarización de la luz ambiental, funcionan como una brújula lumínica que les ayuda a deducir cuál es la dirección correcta hacia casa, dependiendo del ángulo con el que inciden los rayos del sol. El uso de este GPS se hace evidente en el caso de las hormigas desérticas que viven en entornos donde apenas hay rasgos estables que memorizar. La superficie arenosa cambia de manera constante por acción del viento y en ella son muy escasos los hitos visuales característicos como piedras, plantas y demás. Para sorpresa de los investigadores, las hormigas del desierto parecen emplear esta brújula lumínica también por la noche. Aunque sus ojos compuestos solo pueden reconocer la forma de objetos muy cercanos, los ocelos sí son capaces de navegar valiéndose del resplandor de la luna. Incluso parecen percibir la luz de las estrellas más brillantes.

El sistema integrado de orientación, pues, ofrece una trayectoria hacia el hormiguero sin necesidad de hitos visuales. El problema es que el GPS de las hormigas no es lo bastante preciso como para localizar la entrada cuando están ya cerca de su destino. En otras palabras, el GPS permite a la hormiga llegar hasta su barrio, pero no es lo bastante afinado como para dirigirla con total precisión hacia el portal de su casa. Así pues, cuando está ya cerca del hormiguero, la hormiga necesita otros mecanismos para saber en qué punto exacto está la entrada. Si no hay señales visuales que la hormiga pueda emplear para localizar la entrada, entran en juego nuevos mecanismos. Por ejemplo, la hormiga es capaz de detectar el dióxido de carbono que emana del hormiguero, un gas producido por la respiración conjunta de todas sus habitantes. También capta la vibración que resulta de la actividad del resto de sus compañeras en el subsuelo. De esa manera, en la parte final del camino hay varios indicios sensoriales que sustituyen a la brújula interna, que ya ha cumplido su función y no da más de sí.

Todos estos sistemas de navegación pueden ser reajustados en el caso de que se produzcan imprevistos. Un experimento interesante describe cómo una hormiga desértica que está a punto de llegar a su hormiguero desactiva su GPS y empieza a buscar los mencionados indicios físicos de la entrada, como los gases o la vibración. El investigador agarra la hormiga y la vuelve a situar en un punto alejado. Al principio, la hormiga deambula desconcertada porque no entiende que la han movido de sitio. Cree estar cerca de su hogar y empieza a dar vueltas en vano, sumida en un estado de confusión. ¿Por qué cree la hormiga que sigue estando cerca del hormiguero? Resulta que posee otro mecanismo interno para estimar la distancia que ha recorrido entre dos puntos. A ese mecanismo se le suele llamar «contador de pasos» o «podómetro». Si el GPS le decía a la hormiga en qué dirección caminar, el podómetro le dice cuándo ha recorrido ya la distancia esperada, momento en que empieza a buscar la entrada del hormiguero. Si todo esto falla, como cuando el investigador ha vuelto a alejar a la hormiga de su destino, la hormiga sufre un breve periodo de desconcierto. Después, abandona las indicaciones de su podómetro y vuelve a recurrir al GPS, lo cual le permite encontrar la dirección correcta una vez más.

Ya vemos que todos estos sistemas de navegación son usados de manera flexible, dependiendo de las circunstancias del momento. Por ejemplo, las hormigas desérticas no suelen valerse de la visión convencional que proporcionan sus ojos compuestos para orientarse, dado que en el desierto rara vez hay objetos que pueda usar como guías. Sin embargo, cuando en mitad de su camino aparece un obstáculo inesperado, la visión sí entra en juego. Otro experimento consiste en dejar que una hormiga desértica encuentre comida. Antes de que emprenda el camino de regreso, se sitúa en su camino de vuelta un obstáculo que para ella es gigantesco, como por ejemplo una botella. La hormiga, que se estaba valiendo únicamente del GPS para regresar a casa, ve la botella en la distancia. Entonces se vale de la visión y, antes de llegar la botella, se desvía del camino previsto en el grado suficiente como para sortearla. Una vez ha esquivado el extraño y molesto monolito que había aparecido mágicamente en mitad de su camino, la hormiga retoma el trayecto original valiéndose una vez más del GPS.

Las hormigas, pues, se comportan como una mente colectiva solo en determinadas actividades. Sus conductas de desplazamiento y orientación son individuales: cuando van del punto A al punto B, se comportan como individuos autónomos. Y sus sistemas de orientación son tan complejos que los investigadores no han terminado de entenderlos todos. Por ejemplo, parece que las hormigas cortadoras de hojas que viven en las selvas tropicales pueden captar campos magnéticos gracias a que sus antenas acumulan ciertas cantidades de magnetita, un mineral de hierro abundante en el suelo de su ecosistema. Estas hormigas salen al exterior para recoger trocitos de hojas, que se llevan al nido para cultivar un hongo que constituye el alimento principal de sus larvas. No se sabe cómo llega la magnetita a las antenas de las hormigas, ya que los individuos adultos no ingieren tierra, pero se piensa que los hongos consumidos por las larvas sí contienen cierta cantidad de este mineral. Cuando las larvas de hormiga se vuelven adultas, la magnetita ya está dentro de sus cuerpos.

La preferencia de estas hormigas selváticas por la orientación magnética puede deberse a que estas variedades recorren grandes distancias en un entorno complejo y cambiante, y que además escalan árboles con frecuencia. En estos trayectos tan largos, que incluyen escapadas verticales, el podómetro o la brújula lumínica son más propensos al error; dado que no son sistemas milimétricamente perfectos, el margen de error es mayor cuanto mayor es la distancia a recorrer. Así pues, la captación del campo magnético local tiene mayor precisión y sustituye a la polarización de la luz o al contador de pasos. Un experimento demostró que las obreras que salían al exterior para recoger hojas se perdían cada vez que los investigadores usaban una bobina de cobre para alterar el campo magnético local. Cuando la bobina de cobre era retirada, las obreras volvían a encontrar su camino.

Las hormigas, en resumen, son animalitos mucho más complejos de lo que parece a simple vista. Están siempre aprendiendo y son capaces de reevaluar la situación cada vez que encuentran un imprevisto. La próxima vez que vea una hormiga caminando, o una hilera de ellas, no las moleste: se están tomando bastante más trabajo del que parece para poder desplazarse por el mundo.