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Formigas do Exército na América Central e do Sul procuram agressivamente o caminho mais curto sobre o chão da floresta para trazer comida suficiente para casa e garantir o futuro de sua colônia. Esse foco na eficiência levou os insetos a desenvolver um truque inteligente: eles ligam seus corpos para preencher buracos e construir pontes vivas.
À medida que mais formigas se juntam, as pontes deslocam os locais para abranger aberturas cada vez maiores, encurtando o caminho que as formigas precisam tomar quando transportam a comida de volta ao ninho. Mas como cada tijolo na ponte também é uma forrageadora perdida, as formigas chegam a um ponto em que um atalho um pouco melhor não vale o custo, de acordo com uma nova análise do trabalho de construção desse inseto.
“No geral, essa relação custo-benefício é alcançada, mas sem nenhuma formiga realmente saber”, diz o líder do estudo, Chris Reid, da Universidade de Sydney.
O estudo de Reid, que aparece esta semana na PNAS, é o mais próximo ainda dos algoritmos arquitetônicos que as formigas usam quando constroem pontes. A compreensão dessas regras poderia ajudar os cientistas a projetar enxames robóticos mais inteligentes, por exemplo, programando materiais de auto-montagem para criar estruturas dinâmicas tão grandes quanto balsas salva-vidas ou tão pequenas quanto os stents cirúrgicos.
Para ver seus súditos fugindo da natureza, a equipe de Reid foi para a selva da ilha de Barro Colorado, no Panamá. Formigas do exército do gênero Eciton, apesar de pequenos assassinos vorazes, são prudentes quando se trata de caça sustentável. Depois de um dia duro roubando as larvas das colônias de outras formigas e vespas, eles pegam e marcham para um novo território a algumas centenas de metros de distância.
"Você volta no dia seguinte para onde você já havia encontrado essas formigas, e elas teriam ido embora", diz Reid. A única maneira de encontrá-los de novo com segurança era pegar o movimento em andamento, o que significava ir à selva à noite.
“Então, essa foi sempre uma experiência muito divertida - tarântulas em todos os lugares, rumores de jaguares perseguindo a ilha e todo tipo de coisas assim”, diz ele.
Depois de marcar os novos campos de caça das formigas, os pesquisadores voltavam para o acampamento e voltavam no dia seguinte para encontrar colunas apertadas de invasores correndo ao longo de estradas improvisadas entre o ninho de formigas temporárias e os ninhos de suas vítimas.
As formigas navegam usando feromônios, para que a equipe possa pegar os bastões marcados do caminho para usar como sinais de trânsito e redirecionar o tráfego para o experimento. No chão da floresta, eles colocaram tábuas brancas com um trapo no caminho em forma de um triângulo aberto.
No Panamá, os pesquisadores registraram formigas do exército construindo pontes vivas para fazer a rota mais eficiente ao longo do chão da floresta. (Christopher R. Reid, Matthew J. Lutz, Simon Garnier e o Instituto de Tecnologia de Nova Jersey)Quando a equipe de Reid registrou a ação, eles viram as formigas solucionando problemas em tempo real. Primeiro, uma única formiga tropeça em seu caminho sobre a abertura de um corpo, logo abaixo do trapaceiro, e gruda no lugar. Então outra formiga, caminhando sobre ela, coloca feromônios no caminho encurtado.
Logo, as formigas usando o atalho congelam no lugar para se tornarem parte da ponte, já que o contato freqüente com outras formigas aumenta a probabilidade de elas se aprisionarem. À medida que a ponte engrossa, as formigas em viagem preferem se afastar do trapaceiro, porque esse caminho é levemente mais curta.
O aumento do tráfego na borda favorecida faz com que esse lado da ponte cresça à medida que novos trabalhadores ingressam na arquitetura. Ao mesmo tempo, os trabalhadores na borda impopular raramente são tocados e começam a sair. Com o tempo, toda a ponte começa a migrar para longe do bandido.
Mas toda vez que eles registravam as formigas, a equipe de Reid viu a ponte parar de se mover em algum ponto no meio da fenda.
"Por que eles param então?", Ele diz. “Você imaginaria que o processo continuaria até o fim, até que eles tenham uma trilha reta que atravesse todas as lacunas do ambiente.”
Diminuindo o zoom para o nível da colônia, a estratégia faz um bom sentido fiscal, pensa a equipe. Uma ponte pode economizar tempo, mas todo trabalhador apanhado em um é também um trabalhador que não leva comida de volta ao ninho. Uma vez que muitos trabalhadores estão fora da estrada, melhorar ainda mais uma ponte é um desperdício de recursos preciosos.
"Eu esperava que eles fizessem a ponte que faz o caminho mais curto possível", diz David Hu, da Georgia Tech, que já pesquisou as balsas que as formigas disparam durante as enchentes. "Como eles sabem que esta é a melhor ponte para eles?"
Embora ainda não esteja claro, a explicação preferida de Reid é que a ponte pára de mudar quando a diminuição do tráfego se torna perceptível à estrutura viva. Como a ponte mais longa suga mais formigas fora da estrada, os toques que levam uma formiga a doar seu corpo à ponte tornam-se menos comuns.
Embora Hu ache que essa explicação é muito difícil para considerar o mistério resolvido, ele enfatiza que esse "belo experimento" é um primeiro passo para entender esse tipo de comportamento de solução de problemas e, eventualmente, aplicá-lo a enxames de robôs.
"Não temos nada construído a partir de robótica que tem essa combinação de se mover muito rápido e também se tornando material de construção", diz ele. "Eles vão entre o estado de andar e o estado de construção da ponte tão rapidamente que essa coisa parece apenas se transformar."
No futuro, o grupo de Reid planeja trabalhar com Radhika Nagpal, cientista da computação de Harvard, que acha que o tipo de pensamento, arquitetura de cálculo que as formigas do exército são capazes, seria útil para robôs pequenos e descartáveis em operações de resgate perigosas. "Eles poderiam se auto-montar em estruturas maiores - pontes, torres, cadeias de puxar, jangadas", diz ela.
Além dessas aplicações técnicas, as próprias formigas demonstram o poder de um enxame sem liderança, mas bem programado.
"Eles são um superorganismo com certeza", diz Nagpal. "Não vejo como alguém pode errar ao ficar completamente fascinado com a forma como um grupo tão grande pode fazer isso tão rapidamente e sem política, e sem hierarquias de gerentes e CEOs."
