¿Cómo Llegaré a Casa?

La historia cuenta que un famoso y despistado científico, Norbert Wiener, salió de su nueva casa en Boston tan absorto en sus pensamientos que no prestó atención a dónde iba. Como era de esperar, al final de su día en el laboratorio, regresó a su antigua casa en lugar de su casa nueva. Probablemente, una de las cosas que había olvidado hacer al salir por la mañana era darse la vuelta y memorizar cómo lucía su nueva casa y sus alrededores para poder encontrarla de nuevo. Este proceso de orientación es importante también para los insectos. Los insectos que tienen nidos y buscan alimento para llevar a casa y alimentar a sus crías, saben instintivamente lo que deben hacer las primeras veces que salen de su nido. Esto es, darse la vuelta y mirar a su nido para aprender la apariencia de su entorno.

La primera descripción bien conocida de este comportamiento fue hecha por un naturalista autodidacta, Henry Bates, a mediados del siglo XIX. Él y su amigo, A.R. Wallace, que nunca antes habían salido de Inglaterra, decidieron a principios de sus veinte años ir a observar animales y plantas en la selva amazónica, una valiente empresa. Más tarde, Bates describe el viaje y sus descubrimientos en su famoso libro 'El naturalista en el río Amazonas'. En él interpreta el vuelo de orientación de una avispa al salir de su nido: "La Bembix tomó nota de la localidad [...] un acto mental de la misma naturaleza que ocurre en nosotros". Bates había observado la capacidad de la avispa para aprender la ubicación de su nido, volviéndose para mirarlo, aunque no tenía instrumentos con los cuales registrar el comportamiento que vio. Ahora, el video ha hecho posible estudiar los detalles de este elaborado comportamiento de aprendizaje de los insectos.

El objetivo de nuestro estudio fue entender una característica importante de los "vuelos de aprendizaje" de los abejorros, el cual es el nombre de este comportamiento. Los abejorros, en sus primeras salidas del nido, miran atrás hacia él. No solo miran hacia su nido; también miran en una sola dirección preferida dentro de su entorno. La dirección preferida puede ser una dirección de la brújula, como el norte, o una característica en los alrededores del nido, como una planta cercana. Esta dirección está en coordenadas centradas en el mundo (geocéntricas) (ver imagen A). En contraste, el abejorro podría, en teoria, voltear hacia el nido desde cualquier dirección. La coordenada de dirección hacia el nido se podría llamar egocéntrica, en el sentido de que está relacionada con la posición del cuerpo del insecto cuando está cerca del nido (ver imagen B). Entonces, ¿cómo coordinan los abejorros estas direcciones egocéntricas y geocéntricas para que, en su primer vuelo de aprendizaje, puedan mirar una característica preferida mientras que tambien voltean hacia su nido para recordar cómo volver a casa?

Para descubrirlo, estudiamos el comportamiento de las abejas obreras cuando dejaban su nido y echaban su primera mirada a los alrededores externos. Los abejorros tienden a colonizar agujeros abandonados en el suelo para su nido. Dado que es difícil hacer investigaciones con colonias naturales, compramos colonias disponibles comercialmente. Una colonia viene convenientemente en una caja de cartón, la cual colocamos debajo de una mesa con un agujero en el centro, y colocamos grava encima de la mesa para que se asemeje al suelo natural con una entrada al nido. Una serie de tubos transparentes conectan al nido con la parte superior de la mesa para que podamos controlar la salida y entrada de cada abeja. A esta mesa le llamamos la "mesa del nido". Una abeja obrera nueva emerge lista para buscar néctar y polen como lo haría normalmente desde un nido natural en el suelo. Una segunda mesa a pocos metros de distancia tiene un alimentador del cual las abejas pueden buscar agua azucarada que llevan de vuelta al nido. Ambas mesas estaban en un invernadero con tres cilindros negros dispuestos en la parte superior de la mesa del nido, como se indica en la imagen B. Muchas de las abejas que emergían por primera vez del nido tendían a mirar el mismo cilindro mientras simultáneamente miraban al nido.

Es probable que las abejas miren hacia el nido a través de un proceso llamado integración de ruta. La integración de ruta es una estrategia de navegación importante para muchos mamíferos, aves e insectos. Esta estrategia le permite a un animal mantener un registro actualizado de su distancia y dirección actuales con respecto a su punto de partida, en este caso, su nido, para que en cualquier momento, si está asustado o encuentra comida, pueda tomar un camino directo de regreso al nido.

Karl Von Frisch, quien ganó un Premio Nobel por su trabajo con las abejas melíferas, demostró que las abejas realizan la integración de ruta. Anteriormente, había descubierto que las abejas usaban un comportamiento llamado "danza de la abeja" para señalar entre sí la dirección y distancia de una parcela de flores desde el nido. Von Frisch luego exploró cómo las abejas se comunican entre sí cuando un obstáculo grande y alto, como una montaña, separaba una parcela de flores del nido. Las abejas señalaron que las flores debían alcanzarse directamente a través de la montaña, la ruta directa, y las demás abejas utilizaron esta información para rodear la montaña y llegar a las flores.

En el caso de un vuelo de aprendizaje, el punto de partida es el nido del animal. Para ver hacia el nido durante un vuelo de aprendizaje mediante la integración de ruta, una abeja solo necesita girar en esa dirección. Aunque las abejas podrían, en teoria, ver al nido desde cualquier dirección, como se muestra en la imagen A, generalmente eligieron ver al nido y a su cilindro preferido al mismo tiempo. ¿Cómo logran exactamente alcanzar esta combinación de direcciones egocéntricas y geocéntricas?

Descubrimos que muchas abejas adoptaron la misma estrategia. Orientaron su cuerpo en paralelo a la dirección del cilindro preferido y volaron lateralmente y perpendicular a esa dirección hasta que vieran hacia el nido (imagen A). Esta estrategia plantea la pregunta de cómo una abeja al comienzo de su escaneo hacia arriba sabe la dirección en la que debe voltear. Una posible respuesta es que, cuando las abejas están cerca del nido y no necesariamente viendo hacia el cilindro preferido, estas aprenden la dirección del cilindro con respecto a la dirección del sol.

El primer vuelo de regreso al nido de las abejas después de buscar alimento también fue informativo. Las abejas, al acercarse al nido en su regreso, tenían una dirección de visión preferida similar a la de su vuelo de aprendizaje. Esta coincidencia sugiere que la abeja realmente memoriza la vista de su entorno cuando mira por primera vez al nido en su dirección de visión preferida. Esta vista memorizada luego determina el camino que debe seguir la abeja al regresar. Esta estrategia es beneficiosa porque durante su vuelo de aprendizaje, la abeja puede elegir una dirección ventajosa desde la cual ver y memorizar el mundo. Tal dirección sería aquella con suficiente detalle en el entorno para evitar que la abeja pierda el nido y lo sobrepase en su regreso.

En general, nuestro conocimiento de los vuelos de aprendizaje ha recorrido un largo camino desde su descubrimiento por Henry Bates. Este estudio en particular nos muestra que las abejas utilizan una estrategia intrincada para encontrar su camino hacia y desde su nido. Para hacerlo, realizan una maniobra elaborada que requiere que tengan conocimiento instintivo de las propiedades del mundo externo y la capacidad de procesar múltiples formas de información.

Escrito Por: Thomas Collett & Natalie Hempel de Ibarra

Editor Académico: Ingeniero

Editor No Académico: Diseñador de Moda

El Artículo Original

• Titulo: How bumblebees coordinate path integration and body orientation at the start of their first learning flight

• Periódico: Journal of Experimental Biology

• Fecha de Publicación: 21 April 2023

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