Grilletes de seda

Grilletes de seda

Una buena manera de ordenar nuestra comprensión de cualquier organismo vivió consiste en imaginar, con algo más que licencia poética, que este ser se enfrenta aúnan cadena de problemas o tareas. Primero planteamos el problema inicial y después pensamos en soluciones posibles que tenga sentido. Con frecuencia esto nos permite reparar en un nuevo problema al que se enfrentan los animales de dichas especies, y la cadena continua.

Nuestra tarea fundamental consiste en encontrar  un método eficiente para capturar insectos. Una posibilidad es la solución del vencejo: echarse a volar como las propias presas, surcando el aire a gran velocidad con la boca abierta y valiéndose de unos ojos penetrantes para apuntar con precisión. Este método funciona para vencejos y golondrinas, pero absorbe una costosa inversión en equipos de vuelo y maniobrar a gran velocidad, así como un sistema de dirección de alta tecnología. Lo mismo cabe decir de la solución del murciélago, equivalente nocturno del vencejo, que utiliza ecos sonoros en lugar de rayos luminosos para guiar el misil, el alcance del de la lengua del camaleón le permite capturar una mosca situada en un radio comparable a la longitud de su propio cuerpo. Uno pensaría que este diseño podría mejorarse alargando aún más el radio de captura. Pero la construcción y mantenimiento de lenguas y brazos mucho más largos que la longitud del propio cuerpo tendría un coste prohibido: las moscas adicionales que pueden capturarse no compensarían este coste extra. ¿Podemos idear una manera más barata de ampliar el alcance o radio de captura?

¿Por qué no construir u8na red? Las redes tienen que estar hechas de un material que desde luego no será gratuito, pero, a  diferencia de la lengua del camaleón, el material de la red no tiene que moverse, de manera que no requiere un tejido muscular voluminoso.

Puede hacerse más tenue que el de las gasas, y cubrir así un área mucho mayor a bajo coste. Nada impide que la red ocupe una superficie 100 veces mayor que la del propio cuerpo sin dejar  por ello de estar formada con secreciones granulares comparativamente baratas.

La seda es un producto muy extendido entre los artrópodos, las orugas rama se amarran a un árbol con una nunca hebra de dicho material, las hormigas tejedoras cosen hojas utilizando la seda segregada por las larvas, que sostienen entre las mandíbulas como lanzaderas vivientes, muchas orugas se envuelven en el capullo de seda antes de metamorfarse en el adulto alado. Pero por mucho que nuestra industria sedera se base en estos gusanos, la más grande productora de seda del reino animal son las arañas. Una raña tejedora típica la araña de jardín o de la cruz segrega por sus espitas  posteriores seis tipos distintos de seda producida por las glándulas abdominales separadas, pasando de uno a otro según su propósito.

Así pues, el hilo de seda, especialmente adecuado para el trenzado de redes destinadas a la captura de insectos, ha estado disponible en el antiguo de la caja de herramientas de las  arañas. Una telaraña es un dispositivo de una economía barata.

Un problema no trivial para una araña tejedora es de asegurar que la presa, tras precipitarse en la telaraña, quede pegada en ella. Hay dos peligros. De entrada el insecto podría rasgar la telaraña y atravesarla o si la telaraña fuese muy elástica el insecto rebotaría en la telaraña. Los hilos de la telaraña pueden estirarse hasta diez veces su longitud de reposo, y vuelve a encogerse. La siguiente propiedad que requiere la seda para no dejar escapar la presa es pegajosidad. La sustancia que reviste la seda en el sistema de arrollamiento es, además acuosa, pegajosa. Un solo contacto y el insecto queda adherido. Pero no todas las arañas consiguen la consistencia pegajosa de la misma manera. Ahora bien, los filamentos pegajosos plantean un nuevo problema, constituyen también una trampa para la propia araña. Una solución parcial que adoptan las arañas es que algunas de las hebras no sean pegajosas, en concreto la araña se desplaza solo por los radios centrales.

La construcción de la tela es una rueda completa con entre veinticinco y treinta radios que constituyen el armazón básico de toda la estructura. Pero la telaraña sigue siendo en su mayor parte espacio vacío, una especie de rueda fácilmente atravesarle por una mosca, la colocación del hilo  viscoso que se encargara de atrapar  y retener las presas es una tara de precisión. El espacio de la malla debe de tener el espacio exacto. Cerca del centro los espacios son pequeños y los radios se refuerzan mutuamente, por lo que el peso de la araña apenas causa distorsiones. A medida que el movimiento en espiral se aleja a la araña del centro, los espacios entre ejes se hacen necesariamente mayores, pero este no es problema, porque los filamentos tendidos en la vuelta previa al espiral puede ofrecer el soporte necesario entre los huecos que se amplían.

Las líneas de espiral pegajoso, por ejemplo representan la trayectoria de la araña mientras estaba construyendo la espiral pegajosa. No representa la posición exacta de ninguna hebra de seda ( si lo hicieran estarían espaciadas de manera mas uniforme). En cambio están concentradas en ondas. Lo que reflejan que la araña utilizo la espeiral auxiliar, temporal, como soporte mientras construía la espiral pegajosa.

Estos esquemas no representan modelos de conducta de arañas informáticas. Por el contrario, son descripciones informáticas del comportamiento de las arañas reales.

Dentro de cada generación los genes influyen en el comportamiento de las arañas y, por ende en el formato de la red. Por ejemplo un gen puede controlar el ángulo entre los ejes radiales; una mutación de dicho gen cambiara el numero de radios mediante un ajuste numérico a una regla de comportamiento en la araña.

En cualquier generación existe una población de media docena de arañas, cada una de las cuales construye una red . La forma de la red está regida por un cromosoma o ristra de genes. Cada gen influye sobre una regla específica de construcción. Una proporción fija de la población de arañas muere en cada generación y las que mueren son las que tienen las redes menos eficientes. Las demás arañas se aparean entre si aleatoriamente para producir una nueva generación de arañas. Aparearse significa que los cromosomas de  ambas arañas se emparejan e intercambian una proporción de su longitud.

El proceso continúa y la población evoluciona generación tras generación, pero con un refinamiento ulterior, así algo parecido a la selección natural. La selección natural es un proceso sumamente simple, en el sentido de que se requiere muy poca maquinaria para que funcione. Desde luego sus efectos y consecuencias son complejos en grado extremo, pero para poner en marcha la selección natural en un planeta real todo lo que se precisa es la existencia de información heredada. Para poner en marcha un modelo de selección natural en un ordenador, ciertamente hace falta  el equivalente a la información heredada pero además se necesitan muchas otras cosas. Se precisa una compleja maquinaria para el calculo  de multitud de costes y beneficios, así como de las conversiones pertinentes asumidas.

Mas aun es necesario asumir una física completamente artificial. Escogimos la telarañas porque, de todos los dispositivos que pueden encontrarse en el mundo natural, figuran entre los mas sencillos de traducir en términos informáticos. Alas, columnas vertebrales, distes, garras, aletas y plumas en principio podríamos formar modelos informáticos de todos ellos y el ordenador podría programarse para juzgar la eficiencia de las formas variantes. Pero ello supondría una tarea de programación complicada hasta la exasperación. Un ala, una aleta o una pluma no pueden exhibir sus cualidades a menos que se les coloque en un medio físico (aire o agua) con propiedades tales como resistencia, elasticidad y pautas de turbulencia, todas ellas difíciles de simular.

Uno puede, si lo desea, pensar que los genes de todas las poblaciones del mundo constituyen un ordenador gigantesco que calcula costes, beneficios y conversiones monetarias.

COMENTARIO

Nos damos cuenta que el mundo de los animales es muy complejo, aun cuando la tecnología nos da una idea de cómo funcionan sus sistemas es difícil entender en su totalidad el comportamiento de los organismos vivos.

Es sorprendente como el hombre ha aprendido atreves de la observación el comportamiento de los animales y sus entornos, aún más el cómo intenta comprenderlos utilizando programas computacionales que proveen información acertada en este caso de la formación de las telarañas.