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Descoberto o segredo por trás das incríveis torres de formigas

torre de formigas

As formigas sempre intrigaram muito os cientistas com seus feitos cooperativos complexos que fazem insetos sozinhos parecerem inúteis. Em um exemplo extraordinário deste comportamento coletivo, pesquisadores mostraram como as formigas de fogo, quando confrontadas com uma barreira, se enrolam entre si para criar torres com seus corpos, permitindo que os poucos sortudos na ponta da estrutura escapem.

As formigas de fogo são famosas por construírem torres de formigas enormes, o que lhes permite escapar ou migrar para áreas de outra forma inacessíveis. Uma nova pesquisa publicada na Royal Society Open Science detalha exatamente como as formigas constroem e mantêm essas estruturas. Elas as fazem de forma autônoma, sem qualquer coordenação centralizada. Em vez disso, dependem de um conjunto simples de regras que, a nível de grupo, resultam na construção de uma torre. Esse comportamento de enxame pode não ajudar todas as formigas envolvidas, mas é um caso clássico em que as necessidades da colônia superam as necessidades do indivíduo.

Esse último estudo é uma sequência de uma pesquisa de 2014, em que cientistas da Georgia Tech demonstraram como as formigas usam seus corpos para construir balsas salva-vidas. As formigas de fogo construtoras de torres fazem algo semelhante, procurando por um ponto vazio na estrutura para habitar. Uma vez que uma formiga encontra um espaço — geralmente perto do topo da torre —, ela para de se mover, permitindo que outra formiga suba no topo. E, assim por diante, a torre cresce verticalmente. Os pesquisadores da Georgia Tech documentaram esses comportamentos, preparando um experimento de laboratório em que uma colônia de formigas de fogo foi colocadas em um prato e forçada a tentar escapar de um poste (as laterais do prato foram atadas com pó de talco para impossibilitar que as formigas escalem).

Conforme a torre cresce, ela também fica mais larga. O peso da estrutura é suportado por uma seção transversal mais ampla na base, permitindo que as formigas distribuam seu peso com inteligência. Cada formiga pode suportar cerca de 750 vezes seu próprio peso sem lesões, de acordo com os pesquisadores, e elas ficam mais confortáveis apoiando três formigas nas costas. Mais do que isso, e elas desistem, rompendo suas bases e fugindo.

David Hu, da Georgia Tech e autor principal do estudo, junto com o coautor Craig Tovey, professor da Stewart School of Industrial & Systems Engineering, descobriu — por acidente — que a coluna afunda à medida que os insetos trabalham.

“Nós acidentalmente mantivemos a câmera de vídeo funcionando por uma hora após a torre ter sido completamente construída”, disse Tovey. “Não querendo jogar fora esses dados, mas não querendo perder uma hora olhando para a mesma coisa, nós vimos o vídeo acelerado em dez vezes.”

Nessa velocidade, o movimento das formigas pareceu completamente diferente.

“Na velocidade real, você vê um bando de formigas correndo em diferentes direções na superfície da torre, aparentemente composta por formigas paradas”, disse Tovey. “Mas aceleradas em dez vezes, as formigas na superfícies se movem tão rapidamente que são um borrão. Através do borrão, você consegue ver que toda a torre está lentamente afundando.”

Formigas de fogo formando uma torre em torno de uma haste de planta (Imagem: D. Hu et al., 2017)

Para confirmar o comportamento de afundamento, Tovey e Hu entraram em contato com peritos do Lawrence Livermore Labs e de outros institutos. Disseram-lhes que não existia a tecnologia para rastrear partículas individuais no interior de um objeto tridimensional, na escala de tempo e tamanho das torres formigas, sem matar os insetos. Porém, quando conversaram com um especialista na Georgia Tech, foram encaminhados para Daria Monaenkova, pesquisadora pós-doutora que trabalha no laboratório de física de Dan Goldman. Monaenkova, que posteriormente se tornaria coautora do novo estudo, estava trabalhando em uma tecnologia de raios-x que iria permitir que os pesquisadores estudassem dentro da própria torre da formiga.

Monaenkova trabalhou com os pesquisadores para obter a quantidade certa de iodo radioativo que pudesse ser ingerido pelas formigas para torná-las mais visíveis para o dispositivo de raio-x, mas não o suficiente para ser seriamente tóxico.

“Devo enfatizar que essa pesquisa foi a primeira a usar as novas técnicas da Daria”, disse Tovey. “Como um comentário, muitos professores na posição da Goldman teriam recusado o uso de seus equipamentos de laboratório.”

Com o comportamento de afundamento confirmado pelo método de Monaenkova, Hu e Tovey procuraram descobrir uma explicação. Inesperadamente, parece que o afundamento é na verdade necessário para a manutenção da estrutura geral.

Raio-x mostrando as formigas afundando (Hu et al., 2017)

“Lembre-se, as formigas são descentralizadas”, disse Tovey. “Não há ninguém comandando os outros. E elas não consegue ‘ver’ a forma geral da torre ou o que está acontecendo fora de sua proximidade imediata. Portanto, as formigas no topo não têm como saber que o edifício da torre está completo. Eles continuam tentando construí-lo mais alto. Mas não há formigas suficientes abaixo para suportar uma torre mais alta. Uma torre mais alta forçaria as formigas individuais abaixo a suportar muito peso — é por isso que, quanto mais formigas, maior a torre que elas constroem. Para que a torre fique fisicamente instável, as formigas na camada inferior da torre saem, e o resto da torre afunda para preencher o espaço perdido.”

Usando esse método, uma formiga individual consegue descansar por mais de uma hora e então se juntar novamente às suas companheiras na estrutura uma vez que ela esteja pronta. Consequentemente, a torre em constante transformação pode durar por horas — e possivelmente até dias, se necessário.

Tovey assemelha o comportamento ao de peixes que treinam em rios para que possam nadar rio acima. Esses peixes fazem o que um time de ciclistas fazem: alternam turnos à frente do grupo, aguentando o peso da corrente.Então, aqueles à frente se soltam e voltam para o fim do grupo, e assim por diante. Tovey especula que as formigas estejam fazendo basicamente o mesmo.

Ainda é preliminar, mas Tovey especula que esse comportamento pode ser traduzível para robôs minúsculos auto-organizáveis. “Muito pouco se sabe até agora sobre como fazer com que uma esquadra de robôs se agrupe em uma estrutura tridimensional”, disse. “Em aplicações de busca e resgate e de exploração, isso pode ser necessário. Se uma frota de robôs em um edifício que caiu precisa viajar para cima, eles podem precisar formar uma torre se a superfície for muito íngreme para que escalem-na individualmente. Da mesma forma, robôs que exploram terrenos irregulares podem precisar se agrupar em três dimensões para atravessar obstáculos. Esse estudo mostra que regras muito simples do movimento individual podem produzir uma estrutura útil.”

Lembre-se disso na próxima vez que você vir uma formiga andar sem rumo por aí. Suas ações aparentemente pequenas, sem o seu conhecimento, estão contribuindo para o bem maior bem da colônia.

Fonte: Royal Society Open Science