Miércoles 19 de julio de 2023
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Los científicos resuelven el misterio matemático de los panales en espiral de las abejas sin aguijón
Las maravillas arquitectónicas cerosas parecen crecer como cristales
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El mismo modelo matemático que explica cómo crecen los cristales también puede explicar cómo las abejas tropicales sin aguijón construyen panales en forma de espiral, según un estudio publicado el miércoles en el Journal of the Royal Society Interface .
Las abejas del género Tetragonula se especializan en sofisticadas hazañas arquitectónicas construidas a partir de celdas hexagonales de cera de abeja. Cada celda individual es tanto el lugar de aterrizaje de un huevo como un bloque de construcción para estructuras que pueden crecer hasta 20 niveles de altura, informa Brandon Specktor para Live Science . Las colmenas de abejas sin aguijón pueden tener varias formas, incluidas pilas de círculos en una diana, una espiral, una espiral doble y un grupo de terrazas desordenadas.
Cómo y por qué las abejas construyen las formas complejas sin ningún plano ha dejado perplejos a los científicos, pero los investigadores muestran que cada abeja individual podría estar siguiendo algunas reglas simples.
“Cada abeja sigue básicamente un algoritmo”, explica a Live Science Julyan Cartwright, experto en matemáticas de la naturaleza del Consejo Superior de Investigaciones Científicas . Cuando cada abeja sigue las mismas reglas en una parte diferente de la colmena, surge un patrón general.
Y Cartwright había visto las mismas reglas antes, agrega. El patrón también aparece en los moluscos de nácar, que Cartwright estudió antes de pasar a las abejas. Y ambos siguen un patrón, estudiado por primera vez en la década de 1950, de cómo se forman los cristales en espiral.
"Uno de nosotros, Antonio Osuna, me mostró algunas fotos de los panales de abejas y me enganché", le dice Cartwright a Jacinta Bowler de ScienceAlert . "A partir de ese momento, se trató de averiguar cómo aparecen estos patrones en el caso de las abejas, y pudimos tomar ideas que habíamos desarrollado al observar el crecimiento de cristales y cómo los moluscos hacen nácar (nácar), ambos de los cuales muestran patrones de espiral y diana muy similares a los de las abejas".
Todas las abejas usan bloques de construcción hexagonales, que tienen el perímetro más corto de formas que encajan bien, lo que las convierte en el uso más eficiente de la cera. Pero Cartwright y sus coautores encontraron que un modelo de computadora de abejas sin aguijón podría imitar a sus contrapartes naturales siguiendo dos reglas simples.
La colmena digital comenzó con una celda, y luego las abejas obreras tuvieron dos opciones: O podían agregar otra celda en el lado en el que la colmena estaba creciendo, pero ligeramente por encima de las demás; o podían apilar su celda encima de la capa inferior, siempre que estuviera lo suficientemente lejos del borde. El modelo de computadora resultó en las mismas formas de colmena que las abejas crean en la naturaleza.
Los investigadores cambiaron variables como la aleatoriedad de las nuevas adiciones a un borde creciente para producir diferentes patrones finales. En los cristales, escriben, esta aleatoriedad es análoga a las impurezas, que provocan diferentes formas. En las abejas, la aleatoriedad afecta las habilidades de los insectos digitales para aplanar hexágonos con sus vecinos.
Hay 31 especies de abejas Tetragonula , nativas de Oceana . Y las abejas a menudo se diferencian por el patrón de colmena que crean. Los investigadores sugieren que los detalles de las reglas de las abejas obreras individuales podrían codificarse genéticamente para crear la estructura compleja en la que su especie es mejor.
El entomólogo Tim Heard le dijo a Elaina Zachos de National Geographic en 2018 que aún se desconoce el beneficio exacto de la forma espiral para las abejas, pero podría mejorar el flujo de aire a través de la colmena o podría ayudar a la abeja reina a navegar mejor por su hogar.Denunciar este anuncio
Pero en esencia, el modelo de computadora muestra que los patrones de las abejas todavía se basan en las reglas químicas esenciales que gobiernan toda la materia en la Tierra.
“El crecimiento de cristales y la construcción de panales de abejas son dos sistemas que operan dentro de esferas científicas muy diferentes”, escriben los investigadores en su artículo. “Entonces, ¿qué lleva a las estructuras similares? Esta es la belleza de la aplicabilidad de las matemáticas a la naturaleza”.
