Las abejas construyen sus panales siguiendo patrones matemáticos

 “Los panales de Tetragonula carbonaria presentan sorprendentes patrones que pueden ser espirales, dobles espirales, o con forma de diana –explican Bruno Escribano Salazar y Antonio J. Osuna Mascaró, dos de los investigadores del IACT que han participado en este estudio-. Hasta la fecha, se sabía que las abejas obreras construyen las colmenas añadiendo nuevas celdas en el extremo de cada capa del panal, pero no había una explicación convincente acerca de cómo estas  abejas ustralianas llegan a formar esos patrones complejos. En el pasado se pensaba que sería necesaria algún tipo de coordinación y comunicación entre obreras, posiblemente mediante señales químicas”.

Una miel especialmente rica

Al igual que las abejas melíferas más conocidas ( Apis mellifera ), estas abejas viven en colonias permanentes compuestas por una sola reina y obreras, que recolectan polen y néctar para alimentar a las larvas dentro de la colonia y también almacenan miel en la colmena. Hasta el 85% de su azúcar es trehalulosa,un azúcar poco común con un índice glucémico (IG) bajo y no se encuentra como componente principal en ningún otro alimento.

“Sabemos que los abejorros aprenden observando a otros; que el comportamiento de las abejas se ve afectado por sus estados emocionales, o que incluso pueden manejar conceptos como ‘igual’ y ‘diferente’»

Sin un plan previo

La investigación liderada por la UGR, en la que colaboran científicos de la Universidad de Cambridge y la Universidad de Medicina Veterinaria de Viena, han desarrollado un modelo matemático que explica cómo las abejas llegan a estos patrones sin necesidad de tener un plan previo ni coordinación global.

Examinando las estructuras y el orden que emerge en los panales, los investigadores han encontrado un modelo de complejidad mínima, demostrando que cada abeja individualmente tan solo necesita información acerca de su entorno más próximo. Con esta mínima información, cada obrera puede contribuir al crecimiento sin necesidad de una coordinación de grupo ni una inteligencia superior. Los patrones observados son, por tanto, un fenómeno emergente, resultado del comportamiento local de las obreras.

Los investigadores han simplificado el modelo hasta reducirlo a tan solo dos parámetros: (R) el tamaño típico de la abeja y (α) un término aleatorio relacionado con la variabilidad en las celdas del panal. Afinando estos parámetros el modelo es capaz de generar todos los patrones que se observan en los panales.

Los descubrimientos recientes en relación a la cognición de abejas y abejorros son asombrosos. “Sabemos que los abejorros aprenden observando a otros; que el comportamiento de las abejas se ve afectado por sus estados emocionales, o que incluso pueden manejar conceptos como ‘igual’ y ‘diferente’ –explican los autores-. También existen evidencias de inteligencia a la hora de construir sus panales: solucionan los problemas ocasionales de la construcción, y lo hacen de una forma flexible que sugiere que no actúan únicamente por instinto”.

“Las abejas coordinan sus acciones a través de la modificación del entorno, no necesitan un plan maestro… ¡en este caso ni siquiera necesitan comunicarse!”

Comportamientos “rígidos”

Pero, como es bien sabido, también poseen una serie de comportamientos “rígidos”, sencillos e innatos, que permiten el funcionamiento de la colmena. En las colonias de abejas estos comportamientos innatos permiten un fenómeno llamado estigmergia, por el cual fenómenos complejos pueden surgir a partir de acciones sencillas de muchos individuos, sin necesidad de que estos tengan un plan general.

“Las abejas coordinan sus acciones a través de la modificación del entorno, no necesitan un plan maestro… ¡en este caso ni siquiera necesitan comunicarse!”, apuntan los investigadores. Basta con modificar localmente su entorno, y la auto-organización emerge casi de la nada. “Las estructuras que aquí describimos son resultado de un fenómeno emergente, no es un plan general sino el resultado de acciones sencillas acumuladas”, indican.

El mismo modelo (con algunas diferencias en sus parámetros) había sido anteriormente aplicado al crecimiento de cristales a escala microscópica por estos mismos investigadores. Por lo tanto, a pesar de que ambos sistemas son muy diferentes, los mismos patrones emergen como consecuencia de las mismas reglas de auto-organización.

Con el mismo patrón se organiza el nácar

Micrografías electrónicas de barrido de la superficie de crecimiento del nácar bivalvo

El nácar de las perlas y de las cochas de los moluscos, ser va depositando siguiendo el mismo patrón matemático. Como explican los autores del estudio, el esplendor de una perla se extiende incluso bajo un microscopio; con aumento, se puede ver que las superficies nacaradas de los moluscos bivalvos —almejas, mejillones, ostras, vieiras, etc.— están formadas por una sorprendente disposición de patrones en espiral, diana y laberíntica

Los investigadores de la UGR Bruno Escribano Salazar y Antonio J. Osuna Mascaró