DEFECTOS TOPOLÓGICOS: ORIGEN DE LA COMPLEJIDAD DE LOS NIDOS DE TERMITAS APICOTERMES
Las termitas Apicotermes han desarrollado el arte de la construcción de los nidos a un nivel sin precedentes en el reino animal. Estas sociedades de termitas viven exclusivamente en África en la selva y la sabana y construyen nidos subterráneos a una profundidad de veinte a sesenta centímetros. De forma ovoide y pudiendo alcanzar una altura de unas pocas decenas de centímetros, la superficie de los nidos está cubierta de pequeños orificios en forma de gárgolas dispuestas en líneas espaciadas de manera muy uniforme y que recorren toda la circunferencia externa de la pared. El interior consta de una sucesión de amplias cámaras una encima de otra delimitadas por pisos paralelos y espaciados uniformemente; por otra parte rampas lineales y helicoidales aseguran la comunicación entre los diferentes pisos del nido.
¿Cómo insectos de comportamiento rudimentario consiguen construir tales obras maestras de la arquitectura? ¿Y cuáles son los procedimientos que intervienen en su morfogénesis? Para responder a estas preguntas los investigadores, en el marco de una colaboración con el departamento de física de la Universidad de Harvard (EE.UU.), primero caracterizaron y cuantificaron la estructura tridimensional de los nidos realizados por estas termitas mediante técnicas de imágenes en 3D (tomografía por rayos X). Luego construyeron un modelo matemático simple basado en observaciones experimentales y que describe las interacciones físicas y biológicas entre las termitas, una feromona de construcción secretada por estas que guía su comportamiento constructor y luego la tierra utilizada para construir el nido.
Estos trabajos muestran que los procedimientos de morfogénesis de los nidos de Apicotermes resultan de un bucle de retroacción complejo en el cual la arquitectura del nido dicta en cada momento los espacios accesibles a las termitas; la densidad de termitas en las diferentes zonas del nido determina a su vez la concentración de feromona de construcción ahí presente, y finalmente esta última sirve de modelo para la remodelación de la arquitectura del nido por las termitas. Las simulaciones numéricas del modelo reproducen fielmente la estructura de los nidos de Apicotermes con pisos espaciados uniformemente conectados en algunos sitios por rampas lineales y helicoidales. Asimismo el análisis del modelo muestra que estas rampas resultan de la creación de defectos topológicos o dislocaciones.
En efecto, durante la remodelación del nido, puede ocurrir que suelos contiguos ya no estén alineados. Cuando sucede, el desalineamiento de los suelos crea o bien “dislocaciones esquina” a cuyo nivel aparecen rampas lineales conectando pisos adyacentes o bien “dislocaciones tornillo” (un desalineamiento de los suelos alrededor de un plan de deslizamiento) que proporcionan el eje de rotación alrededor del cual aparecen rampas helicoidales.
Así, la complejidad de los nidos construidos por las termitas resulta de un desplazamiento espacial y temporal en el crecimiento de los diferentes elementos que los compone. Asimismo estos resultados ilustran una de las principales propiedades de los procedimientos de auto-organización en los insectos sociales la cual es permitir la aparición de propiedades nuevas a la escala colectiva a partir de comportamientos individuales y de interacciones físicas y biológicas sumamente sencillas.
