Estas hormigas pueden encoger y regenerar sus cerebros

En la mayoría de las colonias de hormigas, existe una jerarquía simple: una sola reina pone todos los huevos, mientras que un sistema de castas de obreras gestiona lo demás, recolectando alimentos, cuidando de las crías y yendo a la guerra, entre otras cosas. Solo los machos y las reinas pueden reproducirse y el resto de las hormigas son estériles. Si la reina muere, normalmente la colonia también.

La situación de las hormigas saltadoras indias es diferente; son una especie con mandíbulas en forma de pinzas que vive en los bosques de la costa occidental de la India. En estas colonias, si las reinas mueren, las obreras celebran unas extrañas competiciones en las que la ganadora se convierte en la monarca y es capaz de producir huevos. Los ovarios de la hormiga hembra triunfante se expanden y su cerebro se encoge hasta un 25 por ciento.

Pero una nueva investigación demuestra que estas reinas pueden ser derribadas de su pedestal y volver a ser obreras. Esto hace que los ovarios vuelvan a encogerse y que el cerebro se regenere, un hito extraordinario y que nunca se había documentado en insectos.

«En el mundo animal, este nivel de plasticidad —y sobre todo de plasticidad reversible— es bastante único», explica Clint Penick, autor principal del estudio que describe este descubrimiento, publicado el miércoles pasado en Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences.

Juego de hormigas 

Penick, profesor adjunto de ecología, evolución y biología en la Universidad Estatal de Kennesaw, en Georgia (Estados Unidos), ha pasado años estudiando las hormigas saltadoras indias, cuyo nombre científico es Harpegnathos saltator. Cuando estas obreras cambian al modo de reina productiva, los científicos las denominan «gamergate» (que no debe confundirse con la campaña de ciberacoso en internet vinculada a los videojuegos). El término «gamergate» procede del griego y significa «obrera casada» y se acuñó en la década de 1980.

Todos los miembros de la especie H. saltator pueden reproducirse, pero esto solo puede ocurrir si un individuo gana una prolongada serie de torneos por la dominancia que tienen lugar cuando la reina muere. Como si fuera una versión diminuta de una justa, las hormigas se atacan por turnos con las antenas.

La mitad de la colonia puede participar en estas competiciones de boxeo, que pueden durar hasta 40 días, y todas las hormigas salvo la ganadora siguen siendo obreras.

Se conocen comportamientos complejos para determinar la dominancia en otros insectos; las avispas reina, por ejemplo, compiten por la capacidad de producir crías, explica Rachelle Adams, que estudia la evolución de las hormigas y ecología química en la Universidad Estatal de Ohio. Pero «en este caso, son las obreras las que luchan por el papel reproductivo, lo que es genial».

Cuando una gamergate se convierte en la hormiga dominante, atraviesa muchos cambios internos. El más destacado es que el cerebro encoge un cuarto, «lo que supone una pérdida enorme de masa cerebral», afirma Penick. Los investigadores también descubrieron que estas hormigas reina dejan de producir veneno y también cambian su conducta, escondiéndose de los intrusos y deteniendo todos sus comportamientos de caza.

Para aprender más sobre la plasticidad cerebral de las hormigas y comprobar si pueden invertirse estos cambios, Penick y sus colegas recogieron 60 hormigas y las pintaron con colores específicos para distinguirlas. La mitad de las hormigas fueron escogidas de forma aleatoria y aisladas durante varias semanas. Las otras 30 actuaron como controles. El aislamiento parecía reducir la fertilidad de las hormigas reina y, cuando las reintroducían en la colonia, las obreras enseguida las capturaban.

Esto se denomina ser «vigilado» (o «policed» en inglés), explica Penick, que los investigadores cree que es la forma en que estas hormigas impiden que sus colonias tengan demasiados miembros reproductivos. Si detectan una hormiga reina con ovarios parcialmente desarrollados, otras obreras la muerden y la retienen durante horas o incluso días, aunque sin causar daños corporales. «Es casi como si la pusieran en la cárcel de hormigas», dice Penick.

Los científicos tienen la teoría de que el estrés de esta situación desencadena una cascada de cambios químicos que devuelven a las gamergate al estado de obreras, normalmente en un día, más o menos.

«Cuando las sacrificamos y realizamos gammagrafías cerebrales, descubrimos que habían invertido por completo cada rasgo», afirma Penick. «Sus ovarios se habían encogido, empezaban a producir veneno otra vez... y el cerebro volvía a crecer hasta su tamaño original».

«Es algo totalmente diferente»

Se han registrado cambios considerables en el tamaño y la complejidad del cerebro en otras especies, como en algunas aves y en ardillas terrestres cuando hibernan. Por ejemplo, los gorriones de corona blanca producen hasta 68 000 neuronas nuevas cuando empieza la temporada de reproducción para ayudarlos a aprender nuevas llamadas de apareamiento. Cuando llega el invierno y la comida escasea, se muere una cantidad equivalente de neuronas. El ciclo se repite con la llegada de la primavera. Pero el fenómeno es una novedad en insectos.

«Hay muchos insectos con plasticidad documentada en todas estas características, pero ninguno con este nivel de plasticidad reversible», dice Emilie Snell-Rood, bióloga evolutiva de la Universidad de Minnesota. «Muchos insectos sociales muestran cambios en estas regiones cerebrales a medida que atraviesan las fases de su vida obrera o pasan del comportamiento de búsqueda de alimentos al comportamiento de reinas. Pero modificar una vez la inversión neurológica y después revertirla es algo totalmente diferente».

Adams dice que estos tipos de cambios reversibles podrían no ser tan raros como creemos, simplemente no los hemos buscado lo suficiente. «No me sorprendería si encontráramos más casos como este», afirma.

Sugiere estudiar especies de hormigas que puedan tener varias reinas, como las hormigas de la carne australianas. Cuando las reinas dividen el trabajo, de forma que algunas se quedan en la colonia y otras buscan comida, esto podría ir acompañado de diferencias correspondientes en el tamaño o la función cerebrales, indica Adams.

Cuanto más se investigue la cuestión de la plasticidad reversible en todas las especies, más consecuencias podría tener para la comprensión del cerebro humano. «Muy, muy, muy a la larga, podría haber información sobre el desarrollo del cerebro humano», afirma Penick.

Dicha investigación podría, por ejemplo, enseñar más a los científicos acerca de los genes relacionados con la plasticidad neurológica y cómo funcionan.

«Hay quien podría preguntarse por qué se estudia una especie cualquiera de hormiga, pero quizá se haya topado, a lo largo de un periodo evolutivo, con algún mecanismo fascinante de plasticidad neurológica», afirma Snell-Rood. «Creo que nos queda mucho que aprender sobre las asombrosas adaptaciones neurológicas en todos los animales».

Este artículo se publicó originalmente en inglés en nationalgeographic.com.