Rosario del Tala

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No somos los únicos con la capacidad de hacer cálculos

Los seres humanos como especie somos expertos en el uso de números, pero nuestra capacidad matemática es algo que compartimos con una sorprendente variedad de otras criaturas.


Uno de los hallazgos clave en las últimas décadas es que nuestra facultad numérica está profundamente arraigada en nuestra ascendencia biológica y no se basa en nuestra capacidad para usar el lenguaje. Teniendo en cuenta la multitud de situaciones en las que los humanos utilizamos información numérica, la vida sin números es inconcebible.

Pero, ¿cuál fue el beneficio de la competencia numérica para nuestros antepasados, antes de que se convirtieran en Homo sapiens ? ¿Por qué los animales procesarían números en primer lugar?

Resulta que el procesamiento de números ofrece un beneficio significativo para la supervivencia, razón por la cual este rasgo de comportamiento está presente en muchas poblaciones animales. Varios estudios que examinan a los animales en sus entornos ecológicos sugieren que representar números mejora la capacidad de un animal para explotar fuentes de alimento, cazar presas, evitar la depredación, navegar por su hábitat y persistir en las interacciones sociales.

Antes de que los animales numéricamente competentes evolucionaran en el planeta, las bacterias microscópicas unicelulares, los organismos vivos más antiguos de la Tierra, ya explotaban la información cuantitativa. La forma en que las bacterias se ganan la vida es mediante el consumo de nutrientes de su entorno. Sobre todo, crecen y se dividen para multiplicarse. Sin embargo, en los últimos años, los microbiólogos han descubierto que también tienen vida social y son capaces de detectar la presencia o ausencia de otras bacterias. En otras palabras, pueden detectar la cantidad de bacterias.

Tomemos, por ejemplo, la bacteria marina Vibrio fischeri . Tiene una propiedad especial que le permite producir luz a través de un proceso llamado bioluminiscencia, similar a cómo las luciérnagas emiten luz. Si estas bacterias están en soluciones de agua diluida (donde están esencialmente solas), no emiten luz. Pero cuando crecen hasta cierto número celular de bacterias, todas ellas producen luz simultáneamente. Por lo tanto, Vibrio fischeri puede distinguir cuando están solos y cuando están juntos.

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A veces, los números no cuadran cuando los depredadores intentan determinar a qué presa apuntar (Crédito: Alamy)


Resulta que hacen esto usando un lenguaje químico. Secretan moléculas de comunicación y la concentración de estas moléculas en el agua aumenta en proporción al número de células. Y cuando esta molécula alcanza una cierta cantidad, llamada “quórum”, le dice a las otras bacterias cuántos vecinos hay y todas las bacterias brillan.

Este comportamiento se llama " detección de quórum ": las bacterias votan con moléculas de señalización, el voto se cuenta y, si se alcanza un cierto umbral (el quórum), todas las bacterias responden. Este comportamiento no es solo una anomalía de Vibrio fischeri : todas las bacterias utilizan este tipo de detección de quórum para comunicar su número de células de forma indirecta a través de moléculas de señalización.

Sorprendentemente, la detección de quórum no se limita a las bacterias; los animales también la usan para moverse. Las hormigas japonesas ( Myrmecina nipponica ), por ejemplo, deciden trasladar su colonia a una nueva ubicación si sienten un quórum. En esta forma de toma de decisiones por consenso, las hormigas comienzan a transportar su cría junto con toda la colonia a un nuevo sitio solo si hay un número definido de hormigas en el sitio de destino. Solo entonces, deciden, es seguro trasladar la colonia.


El número de notas "dee" al final de la llamada de alarma de carbonero indica el nivel de peligro de un depredador


La cognición numérica también juega un papel vital cuando se trata tanto de la navegación como del desarrollo de estrategias de alimentación eficientes. En 2008, los biólogos Marie Dacke y Mandyam Srinivasan realizaron un experimento elegante y minuciosamente controlado en el que descubrieron que las abejas pueden estimar la cantidad de puntos de referencia en un túnel de vuelo para llegar a una fuente de alimento, incluso cuando se cambia el diseño espacial. Las abejas se basan en puntos de referencia para medir la distancia de una fuente de alimento a la colmena. Evaluar los números es vital para su supervivencia.

Cuando se trata de un forrajeo óptimo, "buscar más" es una buena regla general en la mayoría de los casos, y parece obvio cuando se piensa en ello, pero a veces la estrategia opuesta es favorable. El ratón de campo ama a las hormigas vivas, pero las hormigas son presas peligrosas porque muerden cuando están amenazadas. Cuando un ratón de campo se coloca en una arena junto con dos grupos de hormigas de diferentes cantidades, entonces sorprendentemente "va por menos". En un estudio , los ratones que podían elegir entre cinco frente a 15, cinco frente a 30 y 10 frente a 30 hormigas siempre prefirieron la menor cantidad de hormigas. Los ratones de campo parecen elegir el grupo de hormigas más pequeño para garantizar una caza cómoda y evitar ser mordidos con frecuencia.

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Las señales numéricas también juegan un papel importante cuando se trata de cazar presas en grupos. La probabilidad, por ejemplo, de que los lobos capturen alces o bisontes varía con el tamaño del grupo de una partida de caza. Los lobos a menudo cazan presas grandes, como alces y bisontes, pero las presas grandes pueden patear, sangrar y pisotear a los lobos hasta matarlos. Por lo tanto, existe un incentivo para "reprimirse" y dejar que otros vayan a matar, particularmente en grupos de caza más grandes. Como consecuencia, los lobos tienen un tamaño de grupo óptimo para cazar presas diferentes. Para los alces, los niveles de éxito de captura se reducen a dos a seis lobos. Sin embargo, para el bisonte, la presa más formidable, de nueve a 13 lobos son el mejor garante del éxito. Por lo tanto, para los lobos, hay "fuerza en el número" durante la caza, pero solo hasta un cierto número que depende de la dureza de su presa.

Los animales que están más o menos indefensos a menudo buscan refugio entre grandes grupos de compañeros sociales; la estrategia de supervivencia de la fuerza en los números apenas necesita explicación. Pero esconderse en grandes grupos no es la única estrategia contra la depredación que implica competencia numérica.

En 2005, un equipo de biólogos de la Universidad de Washington descubrió que los carboneros de cabeza negra en Europa desarrollaron una forma sorprendente de anunciar la presencia y peligrosidad de un depredador. Como muchos otros animales, los carboneros producen llamadas de alarma cuando detectan un depredador potencial, como un halcón, para advertir a sus compañeros carboneros. Para los depredadores estacionarios, estos pequeños pájaros cantores utilizan su llamada de alarma homónima "chick-a-dee". Se ha demostrado que el número de notas "dee" al final de esta llamada de alarma indica el nivel de peligro de un depredador.
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Los carboneros producen diferentes números de notas "dee" al final de su llamada según el peligro que hayan detectado (Crédito: Getty Images)


Una llamada como "chick-a-dee-dee" con solo dos notas "dee" puede indicar un búho gris bastante inofensivo. Los grandes búhos grises son demasiado grandes para maniobrar y seguir a los ágiles carboneros en el bosque, por lo que no son una amenaza seria. En cambio, maniobrar entre árboles no supone ningún problema para el pequeño búho pigmeo, por lo que es uno de los depredadores más peligrosos para estas pequeñas aves. Cuando los carboneros ven un búho pigmeo, aumentan el número de notas "dee" y llaman "chick-a-dee-dee-dee-dee". Aquí, la cantidad de sonidos sirve como una estrategia activa contra la depredación.

Los grupos y el tamaño del grupo también son importantes si los recursos no pueden ser defendidos solo por individuos, y la capacidad de evaluar el número de individuos en el propio grupo en relación con la parte oponente tiene un claro valor adaptativo.

Se han investigado varias especies de mamíferos en la naturaleza, y el hallazgo común es que la ventaja numérica determina el resultado de tales peleas. En un estudio pionero , la zoóloga Karen McComb y sus colaboradores de la Universidad de Sussex investigaron el comportamiento espontáneo de las leonas en el Parque Nacional del Serengeti cuando se enfrentan a intrusos. Los autores explotaron el hecho de que los animales salvajes responden a las vocalizaciones reproducidas a través de un altavoz como si estuvieran presentes individuos reales. Si la reproducción suena como un león extranjero que representa una amenaza, las leonas se acercarían agresivamente al hablante como la fuente del enemigo. En este estudio de reproducción acústica, los autores imitaron una intrusión hostil tocando el rugido de leonas desconocidas para los residentes.


Las leonas deciden acercarse a los intrusos de forma agresiva solo si superan en número a estos últimos, un ejemplo de la capacidad de un animal para tener en cuenta información cuantitativa


Se presentaron dos condiciones a los sujetos: las grabaciones de rugidos de leones hembras solteras o de grupos de tres hembras rugiendo juntas. Los investigadores tenían curiosidad por ver si la cantidad de atacantes y la cantidad de defensores tendrían un impacto en la estrategia del defensor. Curiosamente, una sola mujer defensora dudaba mucho en acercarse a los playbacks de uno o tres intrusos. Sin embargo, tres defensores se acercaron fácilmente al rugido de un solo intruso, pero no al rugido de tres intrusos juntos.

Obviamente, el riesgo de lastimarse al entrar en una pelea con tres oponentes era un presentimiento. Solo si el número de residentes era cinco o más, las leonas se acercaban a los rugidos de tres intrusos. En otras palabras, las leonas deciden acercarse a los intrusos de manera agresiva solo si superan en número a estos últimos, otro ejemplo claro de la capacidad de un animal para tomar en cuenta información cuantitativa.

Nuestros primos más cercanos en el reino animal, los chimpancés, muestran un patrón de comportamiento muy similar. Utilizando un enfoque de reproducción similar, Michael Wilson y sus colegas de la Universidad de Harvard descubrieron que los chimpancés se comportaban como estrategas militares. Siguen intuitivamente ecuaciones utilizadas por las fuerzas militares para calcular las fuerzas relativas de los partidos oponentes. En particular, los chimpancés siguen las predicciones hechas en el modelo de combate de la "ley del cuadrado" de Lanchester . Este modelo predice que, en competencias con múltiples individuos de cada lado, los chimpancés de esta población deberían estar dispuestos a participar en una competencia solo si superan en número al lado opuesto en un factor de al menos 1,5. Y eso es precisamente lo que hacen los chimpancés salvajes.
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Las leonas juzgan cuántos intrusos pueden estar enfrentando antes de acercarse a ellos (Crédito: Alamy)


Mantenerse con vida, desde una posición biológica, es un medio para lograr un fin, y el objetivo es la transmisión de genes. En los escarabajos del gusano de la harina ( Tenebrio molitor ), muchos machos se aparean con muchas hembras y la competencia es intensa. Por lo tanto, un escarabajo macho siempre buscará más hembras para maximizar sus oportunidades de apareamiento. Después del apareamiento, los machos incluso protegen a las hembras durante algún tiempo para evitar futuros actos de apareamiento de otros machos. Cuantos más rivales haya encontrado un macho antes del apareamiento, más tiempo protegerá a la hembra después del apareamiento.

Es obvio que tal comportamiento juega un papel importante en la reproducción y por lo tanto tiene un alto valor adaptativo. Poder estimar la cantidad ha mejorado la competitividad sexual de los hombres. Esto, a su vez, puede ser una fuerza impulsora para una estimación de cantidad cognitiva más sofisticada a lo largo de la evolución.

Se puede pensar que todo se gana con una cópula exitosa. Pero eso está lejos de la verdad para algunos animales, para quienes el verdadero premio es fertilizar un huevo. Una vez que las parejas de apareamiento masculinas individuales han cumplido su papel en el juego, el esperma continúa compitiendo por la fertilización del óvulo. Dado que la reproducción es de suma importancia en biología, la competencia de espermatozoides provoca una variedad de adaptaciones a nivel conductual.

Tanto en insectos como en vertebrados, la capacidad de los machos para estimar la magnitud de la competencia determina el tamaño y la composición del eyaculado. En el pseudoescorpión, Cordylochernes scorpioides , por ejemplo, es común que varios machos copulan con una sola hembra. Obviamente, el primer macho tiene las mejores posibilidades de fertilizar el óvulo de esta hembra, mientras que los siguientes machos se enfrentan a posibilidades cada vez menores de engendrar descendencia. Sin embargo, la producción de espermatozoides es costosa, por lo que la asignación de espermatozoides se sopesa considerando las posibilidades de fertilizar un óvulo.

Los machos huelen el número de machos competidores que han copulado con una hembra y se ajustan disminuyendo progresivamente la asignación de espermatozoides a medida que el número de señales olfativas masculinas diferentes aumenta de cero a tres.


Las hembras de tordo vigilan los nidos hospedadores en los que el número de huevos ha aumentado desde su primera visita


Mientras tanto, algunas especies de aves han inventado todo un arsenal de engaños para deshacerse de la carga de la paternidad y dejar que otros hagan el trabajo. Después de todo, criar una puesta y criar a las crías son esfuerzos costosos. Se convierten en parásitos de la cría al poner sus huevos en los nidos de otras aves y dejar que el anfitrión haga todo el trabajo duro de incubar los huevos y alimentar a las crías. Naturalmente, los anfitriones potenciales no están contentos y hacen todo lo posible para evitar ser explotados. Y una de las estrategias de defensa que el anfitrión potencial tiene a su disposición es el uso de señales numéricas.

Las fochas americanas, por ejemplo, introducen huevos en los nidos de sus vecinos y esperan engañarlos para que críen a los polluelos. Por supuesto, sus vecinos intentan evitar ser explotados. Un estudio en el hábitat natural de las fochas sugiere que los posibles hospedadores de fochas pueden contar sus propios huevos , lo que les ayuda a rechazar los huevos parásitos. Por lo general, ponen una nidada de tamaño medio de sus propios huevos y luego rechazan cualquier huevo parásito sobrante. Por lo tanto, las fochas parecen evaluar el número de sus propios huevos e ignorar los demás.

Un tipo aún más sofisticado de parasitismo de cría se encuentra en los tordos, una especie de pájaro cantor que vive en América del Norte. En esta especie, las hembras también depositan sus huevos en los nidos de una variedad de especies hospedadoras, desde aves tan pequeñas como reyezuelos hasta aves tan grandes como alondras, y tienen que ser inteligentes para garantizar que sus futuras crías tengan un futuro brillante. .

Los huevos de tordo eclosionan después de exactamente 12 días de incubación; si la incubación es de solo 11 días, los polluelos no nacen y se pierden. Por tanto, no es casualidad que los tiempos de incubación de los huevos de los hospedadores más comunes oscilen entre 11 y 16 días, con una media de 12 días. Las aves hospedadoras generalmente ponen un huevo por día; una vez que transcurre un día sin que el hospedador agregue huevos al nido, el hospedador ha comenzado la incubación. Esto significa que los polluelos comienzan a desarrollarse en los huevos y el reloj comienza a correr. Para una hembra de tordo, por lo tanto, no solo es importante encontrar un huésped adecuado, sino también cronometrar con precisión la puesta de huevos de manera adecuada. Si el tordo pone su huevo demasiado pronto en el nido anfitrión, corre el riesgo de que su huevo sea descubierto y destruido. Pero si pone su huevo demasiado tarde, el tiempo de incubación habrá expirado antes de que su pollito tornero pueda eclosionar.
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Los tordos hembras realizan una aritmética mental increíble para saber cuándo debe poner sus huevos en el nido de un ave huésped (Crédito: Alamy)


Los ingeniosos experimentos de David J White y Grace Freed-Brown de la Universidad de Pensilvania sugieren que las hembras de tordos monitorean cuidadosamente la puesta del huésped para sincronizar su parasitismo con la incubación de un huésped potencial. Las hembras de tordo están atentas a los nidos hospederos en los que el número de huevos ha aumentado desde su primera visita. Esto garantiza que el hospedador aún se encuentra en proceso de puesta y la incubación aún no ha comenzado. Además, el tordo está buscando nidos que contengan exactamente un huevo adicional por cada número de días que hayan transcurrido desde su visita inicial.

Por ejemplo, si la hembra del tordo visitó un nido el primer día y encontró un huevo huésped en el nido, solo depositará su propio huevo si el nido huésped contiene tres huevos al tercer día. Si el nido contiene menos huevos adicionales que el número de días que han pasado desde la última visita, ella sabe que la incubación ya ha comenzado y es inútil que ponga su propio huevo. Es increíblemente exigente desde el punto de vista cognitivo, ya que el tordo hembra necesita visitar un nido durante varios días, recordar el tamaño de la nidada de un día para el siguiente, evaluar el cambio en el número de huevos en el nido desde una visita pasada al presente, evaluar el número de días que han pasado y luego comparar estos valores para tomar la decisión de poner el huevo o no.

Pero esto no es todo. Las madres de tordos también tienen estrategias de refuerzo siniestras. Vigilan los nidos donde han puesto sus huevos. En un intento por proteger su huevo, los tordos actúan como gánsteres de la mafia. Si el tordo descubre que su huevo ha sido destruido o retirado del nido del anfitrión, toma represalias destruyendo los huevos del pájaro anfitrión, picándoles agujeros o sacándolos del nido y tirándolos al suelo. Es mejor que las aves anfitrionas críen al pichón del tordo, o de lo contrario tendrán que pagar caro. Por lo tanto, para los padres de acogida, puede valer la pena pasar por todos los problemas de criar un pollito de acogida desde un punto de vista adaptativo.

El tordo es un ejemplo asombroso de hasta qué punto la evolución ha llevado a algunas especies a permanecer en el negocio de transmitir sus genes. Las presiones de selección existentes, ya sean impuestas por el entorno inanimado o por otros animales, obligan a las poblaciones de especies a mantener o aumentar los rasgos adaptativos causados ​​por genes específicos. Si evaluar los números ayuda en esta lucha por sobrevivir y reproducirse, seguramente es apreciado y confiable.

Esto explica por qué la competencia numérica está tan extendida en el reino animal: evolucionó porque fue descubierta por un antepasado común anterior y se transmitió a todos los descendientes, o porque se inventó en diferentes ramas del árbol de la vida animal.

Independientemente de su origen evolutivo, una cosa es cierta: la competencia numérica es sin duda un rasgo adaptativo.

* Este artículo apareció originalmente en The MIT Press Reader y se vuelve a publicar con permiso. Andreas Nieder es profesor de fisiología animal y director del Instituto de Neurobiología de la Universidad de Tübingen y autor de A Brain for Numbers , del que se adapta este artículo

Fuente:BBC.Com

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