"Solo conectar" —E. La concisa cita de M. Forster captura una característica esencial de cualquier sociedad, humano o animal:los patrones de interacciones entre individuos a partir de los cuales surgen los comportamientos colectivos. Desarrollando un sistema que permita automatizar, seguimiento en profundidad de las interacciones sociales de las abejas melíferas, Los investigadores han descubierto ahora una propiedad inesperada de la red social de las abejas que algún día puede ayudarnos a diseñar sistemas de comunicación humanos y mecánicos más efectivos.

El equipo, que incluía investigadores en ciencias de la computación, entomología, física, y ciencia e ingeniería mecánica de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign y la Universidad de Leipzig, describió el trabajo en una nueva publicación en el procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias . Su sistema de monitoreo del comportamiento fue diseñado para aprovechar los avances recientes en imágenes y análisis de imágenes. Asombrosamente, reveló que un patrón particular de interacciones sociales, asociado con la lenta difusión de información en las comunidades humanas, parecía permitir una rápida difusión de información entre las abejas.

"[El objetivo era] comprender cómo cuantificar la cohesión de una sociedad, ", dijo el profesor de física de Illinois Swanlund, Nigel Goldenfeld." Si las partículas de gas se aglomeran para formar un líquido, entonces tienes un nuevo comportamiento como la tensión superficial. . . Los sistemas sociales también deben exhibir propiedades emergentes que describan cómo se mantienen unidos, pero todavía no tenemos una buena manera de comprender y cuantificar esto ". Goldenfeld también es líder del tema de investigación de biocomplejidad en el Instituto Carl R. Woese de Biología Genómica (IGB).

Una forma de documentar la interacción uno a uno entre las abejas es detectar la trofalaxis, un comportamiento en el que una abeja solicita comida y su compañera de nido responde ofreciendo una gota de líquido azucarado regurgitado. A primera vista, la trofalaxis parece una abeja que toma un bocadillo, pero este intercambio puede ser rico no solo en calorías sino también en información, incluidas las señales químicas que la abeja que ofrece el alimento ha producido o recibido de otros.

Esta característica hace que la trofalaxis sea un comportamiento primordial para estudiar, pero sería casi imposible para un observador humano documentar todos los sucesos en una colonia durante un período de tiempo prolongado. Tim Gernat, un estudiante graduado que trabaja en los laboratorios de Gene Robinson, Director del IGB y Profesor Swanlund de Entomología en la Universidad de Illinois, y el profesor de Matemáticas e Informática de la Universidad de Leipzig, Martin Middendorf, se propuso crear un sistema automatizado que pudiera hacer precisamente eso.

La configuración experimental fue una mezcla de alta tecnología y naturalista. Las colonias de abejas melíferas alojadas en colmenas con paredes de vidrio se fotografiaron una vez por segundo, grabando imágenes que incluían la etiqueta de código de barras cuadrada de diseño personalizado pegada a la espalda de cada abeja. La galería de fotos resultante formó un registro casi completo de las interacciones entre los miembros de la colonia en el transcurso de más de una semana. Para los científicos de redes interesados ​​en las interacciones sociales, un historial tan completo para un grupo tan grande representa una oportunidad nueva y emocionante.

"Creo que era el momento adecuado para este tipo de trabajo, "Gernat dijo." Existe impresión de alta resolución, existen cámaras de alta resolución, existen diferentes tipos de códigos de barras. . . lo que fue muy dificil, y aun es muy dificil, es rastrear el comportamiento ".

Gernat y sus colegas trabajaron para crear y perfeccionar un software que pudiera señalar posibles intercambios de alimentos entre abejas.

"El mayor desafío técnico estaba en el lado experimental:rastrear abejas individuales y detectar automáticamente sus interacciones, "dijo Vikyath Rao, investigador postdoctoral en física en Illinois. Una vez superado ese desafío, el grupo tuvo un enfoque rápido y sistemático para generar un conjunto de datos de redes sociales incomparables en calidad y tamaño.

El alcance del proyecto permitió a los investigadores una mirada matemáticamente rigurosa a la difusión de información dentro de un sistema social que, a pesar del nombre engañoso de la reina, es un líder sin líder, comunidad descentralizada. Las abejas melíferas coordinan el comportamiento a nivel de grupo a través de miles de pequeñas interacciones que pueden parecer aleatorias para el ojo humano; ¿Hay un patrón oculto en sus encuentros?

Al estudiar el momento de las interacciones entre las abejas, El equipo descubrió que la red social de la abeja melífera compartía una característica clave con las redes humanas, como se vislumbraba desde el teléfono celular o la actividad de las redes sociales:las interacciones ocurrieron en un patrón de racimos esporádicos y brechas que los científicos de la red describen como "ráfagas".

Este aparente paralelismo entre las interacciones sociales entre humanos y abejas escondió una sorpresa. Cuando los investigadores simularon la rapidez con la que un dato (para las abejas, esto podría ser cualquier cosa, desde una señal química hasta un patógeno causante de enfermedades) podría propagarse a través de la red, encontraron que esto ocurrió rápidamente, a diferencia de la propagación lenta que se encuentra en las redes humanas en ráfagas. Esta característica fue robusta a los cambios en la demografía de las colonias, incluso resurgiendo en las redes de interacción de las colmenas de las que muchos individuos habían sido apartados repentinamente.

"Tenemos estructura de red y autoorganización, recolectoras y abejas de la colmena que trabajan juntas para mantener la función de la colonia, "dijo Harry Dankowicz, Profesor de Ciencia e Ingeniería Mecánica en la Universidad de Illinois. "Pero, ¿Existe una conexión entre los dos? ¿Qué forma podría tomar y qué podríamos aprender de tal conocimiento? "

Esta colaboración interdisciplinaria es un paso en un esfuerzo por descubrir e inspirarse en los secretos de los sistemas naturales autoorganizados.

"El proyecto ha abierto varias vías prometedoras de trabajo futuro, comenzando por explorar más los principios subyacentes que hacen que la red de abejas funcione de una manera tan única, y lo que eso podría significar para las redes sociales humanas, "Dijo Robinson.