Los algoritmos detrás de los complejos comportamientos animales
Existen numerosos aspectos misteriosos del comportamiento animal que siguen fascinando a los científicos. Los zoólogos dedican sus investigaciones a desentrañar estos enigmas, no solo para obtener conocimientos que nos ayuden a mejorar, sino también para comprender las similitudes y diferencias entre los comportamientos humanos y animales. La gran mayoría de los comportamientos humanos se aprenden después del nacimiento, guiados por la razón y la elección, y moldeados en gran medida por las normas morales imperantes en la sociedad. El alcance y la naturaleza del desarrollo humano, así como la distancia que una persona recorre a lo largo de su vida en términos de aprendizaje y adaptación, superan con creces los de cualquier animal.
Muchas de las actividades diarias que realizan tanto los seres humanos como los animales pueden parecer sencillas a simple vista, pero al analizarlas en detalle, descubrimos que en realidad son bastante complejas. Elegir el nido adecuado para descansar, garantizar la seguridad de la descendencia y el suministro de alimento, e incluso la aparentemente simple tarea de encontrar el camino de regreso al nido desde largas distancias, requieren la ejecución precisa de una serie de acciones complejas en el orden correcto. Muchos animales llevan a cabo actividades aún más enigmáticas, como establecer estructuras sociales similares a gobiernos entre abejas, termitas y hormigas, recorrer grandes distancias y determinar rutas migratorias, construir nidos con diseños arquitectónicos específicos, detectar y transportar fuentes de néctar, fabricar panales de miel y muchas más. Es inevitable preguntarse cuál es el algoritmo subyacente que rige estos misteriosos comportamientos. ¿Cómo se organizan estos insectos sociales para llevar a cabo todas estas actividades? ¿Se originan en las neuronas de sus cerebros o están de algún modo guiados internamente por algún tipo de revelación? ¿Cómo se procesan y transmiten las bases genéticas de estos comportamientos a la descendencia? ¿Qué sirve como fuente de voluntad, conocimiento y conciencia detrás de estos cálculos algorítmicos?
La diversidad y complejidad de la vida nos desafían a buscar una sabiduría superior, un conocimiento y un poder que vayan más allá de un marco meramente materialista y naturalista. A diferencia de lo que sostienen algunos científicos, atribuir estos asombrosos comportamientos a una fuente de poder superior abre las puertas a una mayor amplitud de investigación.
Medida, orden y algoritmo
Cuando escuchamos la palabra “algoritmo”, inmediatamente pensamos en conceptos como la computación y la programación. Los algoritmos son fundamentales en muchas ramas de las matemáticas y la ingeniería, y están presentes en numerosos aspectos de la vida cotidiana moderna. Ejemplos de algoritmos se pueden encontrar en motores de búsqueda como Google, en los teléfonos inteligentes, en los sistemas de orientación por posicionamiento geográfico (GPS), en el reconocimiento de voz y mucho más. Las aplicaciones de navegación en los coches utilizan algoritmos complejos para calcular la ruta más eficiente hasta el destino deseado, determinando cuál de las diversas rutas posibles será la más rápida. Y, por supuesto, todos sabemos que estos algoritmos no son el resultado de un proceso material ciego ocurrido por casualidad; cada uno de ellos es producto de la inteligencia y tiene un propósito definido.
Arquitectura animal
Las arañas son unos de los más grandes ingenieros de la naturaleza. Tomemos como ejemplo la araña tejedora de seda dorada, que posee siete tipos de glándulas de seda capaces de producir seis tipos de hilos diferentes. Estos hilos tienen diversas funciones, desde la construcción de telas hasta la envoltura de presas y la protección de los huevos. A pesar de los grandes esfuerzos y avances científicos, la humanidad aún no ha logrado replicar materiales equivalentes a estas sedas de araña, que poseen una resistencia mayor que la del acero de la misma grosor, una elasticidad superior a la del caucho y propiedades adhesivas mejores que la mayoría de las cintas. Los algoritmos que rigen estas complejas producciones están codificados en sus genomas. Aunque numerosos genes pueden actuar como “causas visibles” de estos comportamientos, no ofrecen respuestas satisfactorias a quienes buscan entender cómo, por ejemplo, las arañas conocen la fórmula química de la seda y poseen el conocimiento de ingeniería necesario para tejer sus intrincadas telas.
Insectos sociales
Los zoólogos clasifican a las abejas, termitas y hormigas como “insectos sociales” debido a las sofisticadas estructuras de sus colonias, que operan de manera similar a un gobierno y exhiben funcionalidades asombrosas. ¿Cómo es esto posible? ¿Aprendieron estos insectos a establecer una “sociedad” a través de un proceso de prueba y error durante muchos años? ¿Cuántos intentos y fracasos fueron necesarios para alcanzar este nivel de sofisticación?
Las hormigas del desierto tienen cerebros que miden aproximadamente una cuarta parte del tamaño del cerebro de una abeja melífera. A pesar de esta diferencia de tamaño, los estudios sobre sus rutas de forrajeo han revelado una asombrosa capacidad de integración de caminos. Esta habilidad no es aprendida, sino innata, inscrita en ellas de forma natural. Además de identificar puntos de referencia visuales, detalles del terreno en su ruta, una brújula solar, un reloj biológico y un odómetro, estas hormigas también utilizan la detección de olores y el sentido de la quimiotaxis (reacción a sustancias químicas) cerca de las fuentes de alimento. Las investigaciones han demostrado que las hormigas están programadas para utilizar el método de navegación más adecuado según las condiciones meteorológicas.
Se necesitaría una tecnología increíble para codificar digitalmente los programas transmitidos por las neuronas que subyacen tanto a las características individuales del comportamiento como a la integración de las abejas en la comunidad de la colmena. La abeja asiática (Apis cerana) es una sociedad basada en la cooperación. En ella, solo hay una hembra y unos pocos machos reproductivamente activos, mientras que los individuos no reproductores cuidan de las crías o mantienen la estructura del grupo. Un estudio del genoma de esta especie reveló que cuenta con 10.651 genes, de los cuales aproximadamente el 20% (2.182) son únicos y no se encuentran en otras abejas. Estos genes no mostraron similitudes con los de la abeja melífera occidental (Apis mellifera), ni con los de otros insectos que viven de manera solitaria. Este hallazgo contradice las afirmaciones de algunos científicos que sostenían que ambas especies divergieron de un ancestro común hace uno o dos millones de años. Se ha determinado que la longitud media de los genes de la abeja asiática es de 7.577 pares de bases. El desafío radica en que, para que ocurran mutaciones beneficiosas significativas en más de dos mil genes de esta longitud, se requerirían millones de años, un período muy superior al que estos científicos han estimado.
Las abejas desempeñan múltiples tareas vitales dentro de la colmena, como la selección y síntesis de materiales de construcción para los panales y la colmena en su conjunto, la reparación de los panales, el cuidado de la cría y la regulación de la temperatura del nido. Todos estos elementos están interconectados en un complejo sistema de comportamiento irreducible. Atribuir este sistema perfecto únicamente a la naturaleza y al azar, sin reconocer su complejidad irreductible, hace que la tarea de explicarlo se vuelva aún más difícil. De manera similar a la migración animal, la interdependencia y la integración de numerosos sistemas de comportamiento programados invalidan las explicaciones basadas únicamente en el azar.
Las abejas trabajan en un radio de 50-60 km² y emplean diversos métodos para orientarse, como puntos de referencia visuales, la brújula solar y la luz polarizada, ajustando su navegación según las condiciones meteorológicas. Cuando una abeja exploradora regresa de su expedición, realiza una “danza de meneo” dentro de la colmena para comunicar la dirección y distancia hasta la fuente de néctar. Lo más sorprendente es que este proceso ocurre en un cerebro del tamaño de una cabeza de alfiler, con solo 950.000 neuronas, en comparación con las 85-90 mil millones de neuronas del cerebro humano. Surge entonces la pregunta: ¿podría un proceso que implica cálculos de ingeniería y codificación algorítmica compleja surgir espontáneamente en cerebros tan diminutos? Afirmarlo equivaldría a creer que los materiales de construcción de un rascacielos podrían ensamblarse por sí solos, sin la intervención de un ingeniero.
Aunque las termitas comparten similitudes con las abejas como insectos sociales, presentan características únicas en muchos aspectos. Sus comunidades están estructuradas en grupos familiares multigeneracionales, donde la mayoría de los miembros colaboran para apoyar a unos pocos líderes, a veces incluso a un único líder. Su comportamiento es extraordinario, construyendo nidos en forma de montículos con una arquitectura impecable. Aplican tácticas de guerra para proteger los jardines en los que cultivan hongos frente a posibles amenazas. Además, controlan de manera experta los conductos de ventilación para regular la humedad y la temperatura dentro del nido.
En las comunidades de termitas cultivadoras de hongos (Macrotermitinae), las termitas jóvenes se alimentan tanto del material vegetal recogido como de esporas de hongos. Luego, bacterias simbióticas en su intestino contribuyen a la digestión parcial de la mezcla de plantas y hongos antes de que sea excretada en forma de heces. Los hongos continúan creciendo y descomponen nuevas fuentes de material vegetal introducidas por las termitas obreras más viejas. Desde una perspectiva materialista, algunos científicos pueden argumentar que esta relación tripartita entre termitas, bacterias y hongos se ha desarrollado gradualmente con el tiempo. Sin embargo, explicar cómo tres genomas distintos evolucionaron simultáneamente para favorecer esta simbiosis supone un gran desafío. Esta compleja relación implica numerosos genes de las tres especies, lo que hace altamente improbable que múltiples mutaciones en tres genomas diferentes e independientes hayan ocurrido de manera armoniosa.
Navegación y migración
Para los animales migratorios, la cantidad de grasa que consumen a lo largo de su viaje es un factor crucial. Acumular demasiada grasa puede causar fatiga debido al exceso de peso, mientras que una cantidad insuficiente podría provocar que se queden sin energía a mitad de camino. El equilibrio en la reserva de grasa es esencial para el éxito de su migración. Las aves, por ejemplo, son capaces de elegir la ruta óptima gracias a un sistema de brújula que detecta la luz polarizada, lo que les permite determinar la posición del Sol incluso en días nublados. Además, seleccionan la ruta más segura considerando las condiciones meteorológicas adversas, como tormentas, nubes y lluvias. Estas aves pueden seguir un auténtico mapa de navegación basado en la posición de las estrellas, detectar el campo magnético terrestre y percibir información sobre su densidad e inclinación, lo que les permite identificar latitudes. Un ejemplo asombroso es la pardela negra, que recorre 10.000 km con una precisión de navegación superior a la de un avión de carga comercial.
El reto de calcular distancias en la superficie esférica de la Tierra es resuelto por las aves migratorias de largo recorrido mediante un conocimiento innato relacionado con la geometría esférica, que es más compleja debido a la ausencia de líneas rectas. Como la geometría euclidiana estándar no se aplica en estos casos, los matemáticos recurren a la trigonometría esférica para realizar estos cálculos. Lo fascinante es que todavía no sabemos cómo los animales, con cerebros relativamente pequeños, pueden llevar a cabo estos cálculos tan complejos para orientarse. Los seres humanos, con cerebros mucho más grandes y de alta inteligencia, logran proezas similares utilizando avanzados conceptos matemáticos. Esto sugiere que las aves migratorias poseen una programación innata diseñada específicamente para estas tareas de navegación.
Dilucidar el origen de la programación genética subyacente a estos complejos comportamientos migratorios plantea un gran desafío si solo se atribuye a causas materiales y al azar. Consideremos, por ejemplo, las legendarias migraciones de las mariposas monarca. Durante su viaje colectivo de entre cuatro y cinco mil kilómetros, a veces dos o tres generaciones de mariposas viajan juntas bajo cielos nublados, guiándose por la brújula solar innata que les ha sido otorgada desde su creación. ¿Cuánta información necesita estar codificada en el genoma de una mariposa supuestamente en evolución para realizar esta migración? De hecho, al comparar los genomas de mariposas monarca migratorias con los de mariposas monarca no migratorias, se ha descubierto que más de 500 genes están implicados en el comportamiento migratorio.
La existencia de pruebas sobre el papel de la epigenética, además de la genética, en el comportamiento migratorio de algunos animales sugiere la presencia de una fuente de conocimiento integral que abarca tanto las características ambientales como las genéticas. Esta fuente lleva a cabo cambios de manera coordinada en múltiples niveles. Resulta complicado caracterizar este proceso como puramente científico si afirmamos que modificaciones genómicas coordinadas, ejecutadas con una precisión infalible, pueden ocurrir mediante un proceso ciego y sin dirección.
Incluso los comportamientos animales aparentemente simples tienen una base genética. En un estudio conductual, la babosa marina borracha (Aplysia californica) mostró una reacción defensiva al retraer sus branquias y sifón dentro de su manto cuando se le tocaba. Sin embargo, tras repetidos estímulos, se acostumbró gradualmente y su reacción disminuyó con el tiempo. Se ha demostrado que esta simple respuesta de habituación es llevada a cabo por una red de unas trescientas neuronas, incluyendo neuronas sensoriales, neuronas motoras e interneuronas. Si un reflejo defensivo tan básico implica una complejidad neurológica de este nivel, entonces los comportamientos programados más complejos deben, lógicamente, depender de mecanismos neuronales aún más sofisticados. ¿A qué podemos atribuir el origen de estos algoritmos genéticamente codificados y de los controles neurológicos que subyacen a comportamientos animales tan intrincados? ¿Qué ingeniero tan habilidoso podría haber diseñado y optimizado la estructura necesaria para incorporar estos algoritmos en cerebros tan diminutos?
Conclusión
Estos complejos sistemas están codificados en los genomas de diversos animales, incluidos mariposas, abejas, hormigas, tortugas marinas y aves. Si bien algunos etólogos describen estos comportamientos programados como “instintos”, la sofisticación y la alta integración de esta programación, junto con los ricos algoritmos presentes en los microcerebros de los insectos sociales y otros animales, apuntan claramente a una fuente de conocimiento infinito y a una orientación teleológica. Atribuir esta organización perfecta a Dios no supone un obstáculo para el conocimiento ni para la investigación científica, sino que amplía nuestra capacidad de comprender los sistemas intrincados que rigen la vida en nuestro planeta.
