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La relación fuerza-tamaño relativa de las hormigas se encuentra entre las más altas del mundo, lo que las convierte en algunas de las criaturas más resistentes que existen. Por ejemplo, la articulación del cuello de la hormiga de campo americana común puede soportar presiones de hasta 5.000 veces el peso de los insectos.

Esta fuerza fenomenal se debe a la configuración mecánica de las hormigas, pero no siempre fue así.

Hace millones de años, los ancestros de las hormigas tenían alas. Un nuevo estudio destaca cómo esta transición a una vida sin alas permitió que las hormigas obreras se convirtieran en algunos de los insectos más exitosos del reino animal.

Perder el vuelo para dejar paso a los supermúsculos

Hormigas obreras y reinas (con alas). Crédito: Philip Gronski.

La mayor parte de la ciencia sobre las hormigas tiende a centrarse en su comportamiento social, que también es notable. Pero a diferencia de esta mayoría de estudios, los investigadores de la Universidad de Graduados del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa (OIST) en Japón y la Universidad de la Sorbona en París se centraron en la mecánica del cuerpo de las hormigas. Querían ver cómo la pérdida de vuelo en las hormigas obreras afectaba la evolución de su fuerza.

Solo las hormigas reproductivas tienen alas, que solo pueden volar durante la temporada de reproducción. Pero las hormigas obreras forrajeras de cualquier especie que veas arrastrándose por la acera o en tu cocina nunca tendrán alas.

El proyecto fue iniciado por el Dr. Christian Peeters, un biólogo de hormigas de la Agencia Nacional de Investigación Científica de Francia (CNRS). Junto con sus colegas, utilizó tecnología avanzada de imágenes de rayos X para escanear la anatomía interna y externa de las hormigas obreras individuales. Particularmente, la atención se centró en el tórax, que organiza perfectamente los músculos de las hormigas obreras para obtener la máxima fuerza.

Lamentablemente, Peeters falleció este año antes de que pudiera ver publicado este estudio.

Mi colega, Christian Peeters, había estado pensando en la importancia de la falta de alas de las hormigas obreras como un cambio evolutivo clave, y dado que mi laboratorio había estado estudiando la anatomía de las hormigas con micro-CT de rayos X, propuso que investigáramos cómo la pérdida de vuelo cambió el tórax, dijo a ZME Science Evan Economo, quien dirige la Unidad de Biodiversidad y Biocomplejidad de OIST.

Los organismos que vuelan tienen enormes limitaciones en su anatomía y fisiología. El hallazgo clave de este estudio es que perder el vuelo liberó el tórax de la hormiga para ser rediseñado para el trabajo en tierra, e identificamos cinco cambios clave que observamos en estos trabajadores sin alas.

Volar es una habilidad extraordinaria, pero tiene un costo muy alto. En los insectos voladores, las alas suelen ocupar más del 50 % del tórax, lo que aprieta otros músculos implicados en el apoyo de otras partes del cuerpo, como la cabeza, las piernas y el abdomen.

Después de que las hormigas obreras perdieran sus alas, todo ese espacio adicional permitió que los músculos restantes se expandieran y reorganizaran. Por ejemplo, los autores del nuevo estudio encontraron que tres grupos de músculos se expandieron en volumen en el tórax.

También se modificaron los músculos del cuello, así como la inserción interna de los músculos.

El tórax de los insectos alados está dominado por músculos que impulsan el vuelo. Sin estos, se libera espacio para la expansión y reorientación de los músculos que se mueven, sostienen la cabeza, soportan y transfieren carga a las piernas y mueven el abdomen, dijo Economo.

Sin embargo, esta reconfiguración no fue necesariamente sencilla. Al observar las avispas sin alas, los investigadores descubrieron que se adaptaban a la pérdida del vuelo de una manera completamente diferente. A diferencia de las colonias de hormigas perfectamente ordenadas, las avispas sin alas son criaturas solitarias que buscan comida a medida que la encuentran. Entonces, las avispas estaban mucho menos presionadas por la evolución para desarrollar músculos fuertes para llevar comida a su reina y jóvenes compañeros de nido.

A continuación, a los investigadores les gustaría estudiar otros grupos musculares tan de cerca como el tórax, como la mandíbula y las piernas.

Todo el mundo sabe que las hormigas son trabajadoras fuertes y eficientes. Esperamos que este estudio ayude a las personas a entender un poco por qué. Continuaremos nuestro trabajo para descubrir la historia evolutiva de cómo evolucionaron las hormigas y cómo se convirtieron en una parte tan importante de nuestro mundo. Tenemos estudios en curso sobre la anatomía de la cabeza, el cerebro, las mandíbulas, las piernas, etc., dijo Economo a ZME Science.

Los hallazgos aparecieron en la revista Frontiers in Zoology .

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