Los formícidos (Formicidae), conocidos comúnmente como hormigas, son una familia de insectos eusociales que, como las avispas y las abejas, pertenecen al orden de los himenópteros. Las hormigas evolucionaron de antepasados similares a una avispa a mediados del Cretáceo, hace entre 110 y 130 millones de años, diversificándose tras la expansión de las plantas con flor por el mundo. Son uno de los grupos zoológicos de mayor éxito, con cerca de 13 000 especies descritas, aunque se estima que pueden ser más de 22 000. Se identifican fácilmente por sus antenas en ángulo y su estructura en tres secciones con una estrecha cintura. La rama de la entomología que las estudia se denomina mirmecología.
Las hormigas, maestras en tecnología
El pasado enero, la investigadora de la Universidad de Stanford Deborah Gordon envió a bordo de una sonda no tripulada 600 pequeñas hormigas del pavimento, una especie que forma colonias bajo las aceras y calles de las ciudades, a la Estación Espacial Internacional.
Su llegada al laboratorio orbital marcó el inicio de un experimento en el que se intentará determinar cómo adaptan los algoritmos innatos que modulan su comportamiento grupal en ese exótico entorno.
Gordon cree que la información que se obtenga sobre la conducta de los formícidos en microgravedad podrá ayudarnos a mejorar la forma en que algunos dispositivos, como ciertos robots de búsqueda y rescate, responden cuando se encuentran en situaciones difíciles.
Y es que las últimas investigaciones sobre el modo en que estos insectos sociales se organizan y resuelven problemas servirán para desarrollar desde avanzados algoritmos y materiales autorreparables hasta robots autónomos.
Por ejemplo, inspirándose en la forma en que se desplazan estos hexápodos, que siguen a sus semejantes dentro de una multitud, Doug Lawson, geólogo y analista de sistemas de la aerolínea Southwest, diseñó un algoritmo para determinar la forma más eficaz de ocupar los asientos en un avión y así reducir el tiempo que se emplea en este proceso.
La ciencia de los nuevos materiales también podría beneficiarse de la forma en que algunas hormigas se coordinan para construir con sus cuerpos puentes o biobalsas capaces de mantenerse a flote en una corriente de agua. En conjunto, estas estructuras vivientes muestran las propiedades de un compuesto activo, como si fueran un sólido elástico o viscoso.
Las hormigas piden auxilio incluso cuando son larvas
Las hormigas tienen un complejo sistema social que hace necesaria la comunicación entre los miembros de la colonia. Además de las señales químicas, estos animales también emiten sonidos para avisar a sus compañeras de algún peligro. Hasta ahora solo se habían escuchado dichos sonidos en hormigas adultas, pero un equipo de investigadores del Centro de Ecología e Hidrología de Wallingford (Reino Unido), acaba de descubrir que las pupas, un estado previo a la fase madura, también emiten sus propias voces de alarma.
Para poder “gritar”, algunas especies de hormigas poseen un pico especializado en el abdomen que pueden golpear con sus patas traseras. De esta forma, los animales avisan, por ejemplo, cuando un depredador se encuentra cerca. Cuando las hormigas se encuentran en la fase de larva, su exoesqueleto no está aún desarrollado, por lo que carecen del pico especializado y no se podrían sonidos.
Sin embargo, en la fase de pupa, intermedia entre la etapa larvaria y la fase adulta, el exoesqueleto comienza a estar más desarrollado y el pico se podría desarrollar.
Para comprobar esta hipótesis, los científicos usaron unos micrófonos hipersensibles y midieron los sonidos emitidos por distintos individuos de la especie Myrmica scabrinodis, tanto larvas como pupas maduras y pupas inmaduras. Mientras que las larvas y las pupas inmaduras permanecían en silencio, las pupas maduras emitían unos sonidos muy rudimentarios.
Los investigadores, que publican su trabajo en la revista Current Biology, comprobaron que estos ruidos también son una especie de voz de alarma. Para ello reprodujeron las grabaciones de las pupas y comprobaron que las hormigas adultas caminaban hacia la fuente del sonido y se quedaban alrededor, observando en actitud de guardia. Sin embargo, cuando se reproducían sonidos aleatorios, las hormigas no respondían.
La investigación supone un paso más para el conocimiento del complejo entramado de relaciones y formas de comunicación de los insectos sociales.
Hormigas de cerca
Retrato de la hormiga roja de la madera Formica polyctena, que juega un papel importante como depredadora en el control de parásitos forestales.
© H.&H.-J. Koch/animal-affairs.com
Esta Formica polyctena, muy común en los bosques europeos, ha encontrado el cadáver de una libélula. En cuanto informe del hallazgo, un ejército de camaradas acudirá al lugar para despiezarlo y trasladarlo al hormiguero.
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De momento, los entomólogos han identificado más de 14.000 especies de hormigas.
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Las hormigas obreras suelen ser hembras infértiles, pero hay casos, como sucede en el género Harpegnathos, en los que también pueden depositar huevos como si fueran reinas –arriba, dos compiten por este derecho– e incluso fundar nuevas colonias.
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La extraordinaria organización de la que hacen gala estas hormigas carpinteras –Camponotus fellah– ha llamado la atención de un equipo de investigadores de la Universidad de Lausana, en Suiza, que ha etiquetado a sus miembros para estudiar el rol de cada uno.
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En 2003, la NASA desarrolló un gel especial translúcido que servía a la vez de hábitat y alimento para un grupo de hormigas. Así, los astronautas podían estudiar fácilmente su comportamiento en un entorno de microgravedad.
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Estas hormigas rojas beben de una gotita de agua que pende de una hoja. Al igual que los humanos, estos himenópteros necesitan el líquido vital para sobrevivir.
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Morfología
Tienen unas características morfológicas distintas de otros insectos, como las antenas en codo, glándulas metapleurales y una fuerte constricción de su segundo segmento abdominal en un peciolo en forma de nodo.
La cabeza, mesosoma (el tórax más el primer segmento abdominal, fusionado a éste) y metasoma o gáster (el abdomen menos los segmentos abdominales del peciolo) son sus tres segmentos corporales claramente diferenciados.
El peciolo forma una cintura estrecha entre su mesosoma y el gáster. El peciolo puede estar formado por uno o dos nodos (solo el segundo, o el segundo y tercer segmento abdominal).
Diagrama de una hormiga obrera.
Como el resto de los insectos, las hormigas cuentan con exoesqueleto, una cobertura exterior que sirve de carcasa protectora alrededor del cuerpo y de punto de anclaje para los músculos, en contraste con el endoesqueleto de los humanos y otros vertebrados. Los insectos no tienen pulmones; el oxígeno y otros gases como el dióxido de carbono atraviesan el exoesqueleto a través de unas minúsculas válvulas llamadas espiráculos.
Los insectos también carecen de vasos sanguíneos cerrados (sistema circulatorio abierto); en cambio, tienen un tubo perforado, largo y delgado (denominado «aorta dorsal»), que se extiende por la parte superior del cuerpo y que hace las funciones de corazón y bombea hemolinfa hacia la cabeza, gobernando así la circulación de los fluidos internos. El sistema nervioso se compone de un cordón nervioso ventral que se extiende a lo largo del cuerpo, con varios ganglios y ramas que llegan a los extremos de los apéndices.
La cabeza de una hormiga contiene muchos órganos sensoriales. Como la mayor parte de insectos, tienen ojos compuestos formados por numerosas lentes minúsculas unidas. Sus ojos son adecuados para detectar movimiento, pero no ofrecen una gran resolución. También tienen tres pequeños ocelos (ojos simples) en la parte superior de la cabeza, que detectan el nivel lumínico y la polarización de la luz.
En comparación con los vertebrados, la mayoría tienen una visión pobre o mediocre, y algunas especies subterráneas son completamente ciegas. Sin embargo, otras especies, como la hormiga bulldog australiana, tienen una vista excepcional. También en la cabeza cuentan con dos antenas, órganos con los que pueden detectar sustancias químicas, corrientes de aire y vibraciones y sirven a su vez para transmitir y recibir señales por medio del tacto.
Disponen de dos fuertes mandíbulas, que usan para transportar alimentos, manipular objetos, construir nidos y para defenderse. Algunas especies tienen una cámara intrabucal, una especie de pequeño bolsillo que almacena alimento, para después pasárselo a otras hormigas o a las larvas.
Hormiga bulldog mostrando sus potentes mandíbulas y los ojos compuestos relativamente grandes que le proporcionan una visión excelente.
Sus seis patas están ancladas al mesosoma (tórax). Una garra ganchuda situada al final de cada pata ayuda al animal a escalar y a engancharse a varios tipos de superficies. La mayoría de las reinas y los machos tienen alas; las reinas las pierden después del vuelo nupcial, dejando unas marcas visibles que son un rasgo distintivo de las reinas. Sin embargo, en algunas especies las reinas y los machos tampoco tienen alas.
El metasoma (abdomen) de las hormigas alberga órganos internos importantes, incluidos los del sistema reproductor, respiratorio (tráquea) y excretor. Las obreras de muchas especies tienen el ovipositor modificado en un aguijón que usan para someter a las presas y defender sus nidos.
Siete obreras del género Atta de varias castas (izquierda) y dos reinas (derecha).
Enjambre de hormigas de la carne (Iridomyrmex purpureus) saliendo del nido.
Hormigas durante el apareamiento.
Una reina fertilizada comienza a excavar una nueva colonia.
Defensa
Las hormigas atacan y se defienden mordiendo y, en muchas especies, picando (solo unas pocas especies poseen aguijón propiamente dicho), a menudo inyectando o rociando productos químicos como el ácido fórmico. Se considera que Paraponera clavata, originaria de América Central y América del Sur, tiene la picadura más dolorosa de cualquier insecto, aunque generalmente no suele resultar fatal para los humanos, y recibe la puntuación más alta en el Schmidt Sting Pain Index.
Para proteger su territorio, las hormigas pueden atacar o defenderse de otras de su misma especie.
Hormiga tejedora en posición de lucha, con las mandíbulas abiertas.
Entrada de hormiguero construida de forma que impida que entre el agua de la lluvia.
Construcción de colonias
Muchas especies construyen hormigueros complejos, pero otras son nómadas y no crean estructuras permanentes. Pueden construir colonias subterráneas o construirlas en árboles y otras estructuras naturales o artificiales. Estos nidos pueden encontrarse bajo tierra, bajo piedras o troncos, en el interior de troncos, tallos huecos o incluso bellotas.
Hormigas tejedoras construyendo un nido de hojas en Pamalican, Filipinas.
Alimentación
La mayor parte de las hormigas son depredadoras generalistas, carroñeras o herbívoras directas o indirectas, pero algunas especies han evolucionado hacia una especialización en los modos de obtener alimentos.
Muchas especies de hormigas son carroñeras.
Hormigas melíferas (género Myrmecocystus) almacenando comida en previsión de posibles carencias.
Relación con otros organismos
Las hormigas tienen relaciones simbióticas con una gran variedad de especies, como otras hormigas, insectos, plantas y hongos. Son la presa de muchos animales e incluso algunos hongos.
Las incursiones de hormigas guerreras destruyen casi toda la vida animal que se cruza en su camino.
Hormiga cabezona (Messor barbarus) llevándose al nido una cipsela con eleosoma de Centaurea pullata.
Una hormiga de la carne cuidando de una ninfa de saltahojas.
Muchas culturas humanas las utilizan como alimento, medicina y como objeto de rituales. Algunas especies son muy valoradas en su papel de agentes de control biológico. Sin embargo, su capacidad de explotar recursos provoca que las hormigas entren en conflicto con los humanos, puesto que pueden dañar cultivos e invadir edificios. Algunas especies, como las hormigas de fuego (género Solenopsis), son consideradas especies invasoras, ya que se han establecido en nuevas áreas donde han sido introducidas casualmente.
