Los investigadores descubren el secreto de cómo las termitas construyen sus nidos gigantes

Investigaciones recientes han revelado que las termitas construyen sus complejos 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 montículo 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 menudo se considera que las termitas son las arquitectas de la naturaleza. Sus nidos, que pueden alcanzar varios metros de altura, cuentan con estructuras complejas y elaboradas, galerías que proporcionan 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 fuertes y funcionales para la colonia?

Un nuevo estudio coordinado por Andrea Perna, profesora de sistemas complejos en la Escuela de Estudios Avanzados IMT de Lucca, y publicado en la revista eVidaAhora 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 avance de la obra. Crédito: Giulio Facchini

Por haber realizado su experimento de laboratorio con las termitas del especies Coptotermes gestrói (nativo del sur de Asia, pero extendido a la costa este de los 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 la actividad de todas las termitas en la población en video, mientras caracterizaban simultáneamente los cambios en la estructura 3D. De esta manera, fue posible probar varias hipótesis para descubrir el mecanismo de coordinación utilizado para la construcción de nidos.

Las termitas (Coptotermes gestroi) construyeron espontáneamente algunos pilares en el campo experimental. Crédito: Giulio Facchini

Perspectivas y experiencias comparadas

En el caso de las hormigas, que junto con las termitas constituyen el otro gran grupo de insectos capaces de construir, por ejemplo, estructuras grandes y complejas, se cree que las hormigas impregnan el material de construcción con una feromona, una sustancia química que atrae a otras hormigas. al suelo. 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, 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 un lugar particular, porque no había feromonas en las arenas artificiales preparadas por los experimentadores. Pero no fue así: si bien las recolecciones de pellets se produjeron por toda la arena, todos los depósitos se ubicaron encima de estructuras ya existentes. Quizás podrían evaluar la elevación de los pequeños pilares y las heterogeneidades del terreno, y así seguir agregando materiales de construcción sobre las estructuras ya existentes. Pero tampoco fue así: de hecho, las termitas depositaron sus bolitas de construcción con la misma probabilidad en los pilares cortos y altos.

Un pequeño grupo de termitas Coptotermes gestroi añadió bolitas de arcilla a la parte superior de los pilares artificiales colocados por los experimentadores. Crédito: Giulio Facchini

Otra hipótesis fue que las termitas podrían detectar la curvatura del sustrato del edificio, ya que algunos modelos previos habían demostrado que agregar constantemente gránulos en los lugares de mayor curvatura era suficiente para producir estructuras muy complejas que se asemejan a los nidos de termitas de ciertas 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 extienden para formar un pilar. Los extremos puntiagudos de los pilares, a su vez, atraen otros depósitos de materiales de construcción y continúan creciendo. .hasta que se dividen o se fusionan con otro pilar, y así sucesivamente; con esta simple regla se pueden formar estructuras muy complejas», explica Giulio Facchini, primer autor del estudio e investigador del Institut Matière et Systèmes Complexes del CNRS 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 se planificó una pequeña pared estimulada , la mayoría de las veces siguieron añadiendo 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 pudieron las termitas detectar de manera tan confiable 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 por debajo del 70 por ciento puede ser mortal 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 uno de los revisores anónimos de la revista describió como una “solución de baja tecnología muy ingeniosa”. eVida: preparamos arenas experimentales idénticas a las utilizadas con termitas, pero esta vez impregnando la arcilla con una solución salina de bicarbonato de sodio. Al evaporarse, el agua de la solución salina dejaba pequeños cristales de sal, cuyo crecimiento marcaba las regiones de mayor evaporación: eran las puntas de los pilares, las esquinas de las paredes: exactamente las mismas regiones que habían elegido las termitas. ellos por su actividad constructora! 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 de los nidos surge de un mecanismo simple: las termitas sólo necesitan agregar gránulos de material dependiendo de la humedad local, pero los gránulos que agregan a su vez modifican todo el patrón de evaporación y humedad, lo que incita a otras termitas a construir en ellos. una ubicación diferente, y así sucesivamente, hasta que 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. eVida.
DOI: 10.7554/eLife.86843.3