Dos lecciones a partir de la organización de una colonia de hormigas

Las colonias de hormigas operan sin control central. Es algo difícil de imaginar y es fácil atribuir control donde no hay ninguno.

De hecho, existen muchos sistemas familiares que funcionan de maravillas sin nada que esté a cargo; los cerebros e Internet se encuentran entre los tantos ejemplos. Ninguna neurona le dice a otra qué debe pensar. De la misma manera, ninguna hormiga le da indicaciones o instrucciones a otra. Una colonia de hormigas está conformada por muchas obreras hembras estériles -las que se pueden ver caminando por ahí- y una o más hembras reproductoras. Si bien estas reproductoras se denominan “reinas”, no tienen poder ni autoridad. Solo ponen huevos.

La regulación sin control central utiliza interacciones simples. Las células interactúan empujándose entre sí y estableciendo conexiones químicas y eléctricas. Las hormigas interactúan por medio del olfato, cuando una hormiga olfatea a la otra con sus antenas, puede evaluar si la otra hormiga es una compañera de nido y qué tarea ha estado realizando la otra hormiga. El patrón de interacciones produce el comportamiento de todo el sistema. Una neurona utiliza la experiencia reciente de los estímulos eléctricos para decidir si encenderse o no. De la misma manera, una hormiga utiliza su experiencia reciente de interacciones por medio de sus antenas para decidir qué hacer después.

Aprender cómo las hormigas organizan su comportamiento colectivo puede ayudarnos a comprender otros sistemas. Existen más de 14.000 especies de hormigas viviendo en todos los hábitats terrestres del planeta. En diferentes sistemas que están regulados sin control central, hay una correspondencia entre el entorno de una red y el modo en que utiliza las interacciones. Las interacciones deben regular el sistema para reaccionar a las limitaciones establecidas por un entorno dinámico.

1. ¿Cómo manejan las hormigas los costos operativos?

Una limitación importante es el costo operativo. Un ejemplo es la analogía que llamamos "Anternet", entre la manera en que las hormigas del desierto regulan la búsqueda de comida, y TCP-IP, un protocolo de control de transmisión que regula el tráfico de datos en Internet.

Ambas utilizan la retroalimentación para hacer frente a los altos costos operativos. Las hormigas cosechadoras del desierto tienen que gastar agua, que pierden cuando buscan alimentos bajo el sol caliente, para obtener agua que metabolizan de las semillas que recogen. En los primeros días de Internet, los costos operativos eran tan elevados que no valía la pena enviar datos si el ancho de banda no estaba disponible. En ambos sistemas, las redes de interacción evitan los gastos extras -de transmisión de datos o agua- al permanecer inactivos a menos que ocurra algo positivo. Una buscadora de comida no sale a menos que experimente suficientes interacciones con hormigas que hayan encontrado comida. Un paquete de datos no sale a menos que las respuestas de confirmación indiquen que los paquetes de datos anteriores tuvieron el ancho de banda para avanzar.

Por el contrario, en la selva tropical, los costos operativos son bajos para las hormigas. Una especie que vive en los árboles establece circuitos de hormigas que circulan constantemente de nido a nido y a las fuentes de alimentos, en ambas direcciones. Dado que las hormigas son tan abundantes y diversas, la competencia es alta. Muchas especies utilizan recursos que también utilizan otras. Las interacciones se usan para generar retroalimentación negativa. El sistema continúa funcionando a menos que ocurra algo negativo. Una buscadora de alimentos continúa por el circuito a menos que se encuentre con una hormiga de otra especie, en cuyo caso es más probable que regrese al nido. Una analogía con un sistema dirigido podría ser una red de fibra óptica que transmite datos de forma continua a menos que haya una interrupción, o un sistema de seguridad que deniegue el acceso únicamente cuando se alcance un nivel de umbral de irrupción.

2. Las hormigas tienen un sistema de seguridad con matices, y no hay identificaciones falsas

Otra limitación importante es la estabilidad del entorno que determina qué tan probable es que el sistema pueda ser interrumpido o atacado.

La seguridad en las colonias de hormigas, al igual que en nuestros propios sistemas inmunes, trabaja de forma colectiva. Las colonias de hormigas distinguen cuál es una compañera de nido y cuál no lo es por medio de olores. No hay un solo olor, como un pasaporte, que identifique a todas las hormigas en la colonia. En cambio, el olor de la colonia se define colectivamente por todas las hormigas que la componen. En un trabajo reciente, sugerimos que cada hormiga tiene su propio “margen de decisión” cambiante para distinguir el olor de las compañeras de nido de los demás olores. En los comienzos de su vida, trabaja dentro del nido y solo se encuentra con compañeras de nido; pero después, cuando sale en busca de alimentos, puede encontrarse con una hormiga de otra colonia y tener un encuentro agresivo, y colocar a esa hormiga en el lado de los extraños de su margen de decisión.

La velocidad con la que las hormigas cambian lo que identifican como intruso determina la velocidad con la que todo el sistema puede ajustar su seguridad. El olor de una hormiga cambia levemente con el tiempo. Ninguna hormiga necesita saber cómo reconocer a todas las hormigas extrañas. En cambio, dado que muchas hormigas diferentes se encuentran con cualquier posible intruso, las posibilidades de que alguna hormiga detecte un intruso como extraño y que reaccione en consecuencia, son lo suficientemente altas.

Un sistema de este tipo hace que la colonia sea menos vulnerable al secuestro. Si todas las hormigas llevaran una tarjeta de identificación idéntica, en la forma de un olor en particular, un intruso podría simplemente copiar esa identificación. Pero cuando ambas, compañeras de nido e intrusas, tienen diferentes identificaciones, es más difícil encontrar una identificación falsa que podría ser aceptada por todas las compañeras de nido. El sistema inmune adaptable del mamífero funciona de manera muy similar.

Tenemos mucho que aprender de las formas en que las hormigas resuelven los problemas sin que alguna esté a cargo, utilizando interacciones simples. Pueden proporcionar ideas innovadoras para los sistemas que creamos y es posible incluso que haya lecciones interesantes para la interacción humana.

Autora: La profesora Deborah Gordon es bióloga en la Universidad Stanford. Está participando de la reunión anual del Foro Económico Mundial en Davos.

Las opiniones que se expresan en este artículo son solo del autor y no del Foro Económico Mundial