Las luciérnagas son pequeñas criaturas hermosas. Gracias a sus capacidades bioluminiscentes, quienes crecieron en zonas rurales y húmedas a menudo sienten nostalgia cuando ven estas luces parpadeantes al anochecer en una cálida noche de verano.
Y esta brillante habilidad es más que simplemente hermosa; es beneficioso, al menos para los propios insectos. Estos destellos pulsantes son la forma en que las luciérnagas atraen a sus parejas. Si bien al principio el parpadeo puede parecer aleatorio para el ojo humano inexperto, las luciérnagas tienen la capacidad única de sincronizar su parpadeo con el mismo patrón.
Uno de los mejores lugares para presenciar este fenómeno es el Parque Nacional Congaree en Carolina del Sur. Cada mes de mayo, miles de luciérnagas macho se reúnen y ofrecen un espectacular espectáculo de luces, sincronizando sus luces en perfecta armonía. Fascinados por esta capacidad, investigadores de la Universidad de Colorado Boulder (CU Boulder) quisieron comprender cómo estos insectos podían armonizar tan perfectamente. Los resultados, publicados en un artículo preimpreso de bioRxiv, algún día podrían inspirar una robótica más avanzada.
“Incluso los animales muy pequeños pueden resolver problemas de coordinación sorprendentemente ricos”, dijo a Discover Orit Peleg, profesora asociada del Departamento de Ciencias de la Computación y del Instituto BioFrontiers de CU Boulder y coautora del artículo preimpreso.
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Atrapar luciérnagas macho
El Dr. Owen Martin usa una luz roja para atrapar luciérnagas en el Parque Nacional Congaree
(Imagen cortesía de Owen Martin)
El estudio de preimpresión analizó específicamente Photuris frontalis, una especie de luciérnaga nativa del este de EE. UU., aunque, según Peleg, también hay otras especies de luciérnagas sincrónicas en EE. UU.
“En los Estados Unidos, los ejemplos más conocidos son Photuris frontalis, Photinus carolinus (la luciérnaga sincrónica de Smokies) y Photinus knulli (la luciérnaga sincrónica del suroeste)”, dijo Peleg a Discover.
Para comprender P. frontalis y sus capacidades sincrónicas, Peleg y sus colegas investigadores, incluido Owen Martin, pasaron varios veranos estudiando luciérnagas en el campo. Para su experimento, el equipo recolectó luciérnagas macho en el Parque Nacional Congaree y las llevó a una tienda de campaña que bloqueaba cualquier luz proveniente del exterior.
Una vez en la tienda, el equipo de investigación expuso una sola luciérnaga a una tenue luz LED que actuaba como una señal artificial de luciérnaga. Las luciérnagas tienden a parpadear entre una y dos veces por segundo, explicó Martin en un comunicado de prensa. Entonces, el equipo configuró las luces LED para que parpadearan entre una vez por segundo y una vez cada 300 milisegundos.
Sincronización de flashes de Firefly
A partir de los resultados, el equipo notó que las luciérnagas acelerarían su parpadeo para igualar el pulso más rápido o lo ralentizarían para igualar el más lento. Si la luz LED y la luz de la luciérnaga parpadearan casi al mismo tiempo, la luciérnaga cambiaría su ritmo para coincidir con el LED.
(Imagen cortesía de Nolan Bonnie)
El equipo también descubrió que si la luz LED parpadeaba de una manera que no parecía natural, la luciérnaga la ignoraba.
“Lo que hace que esto sea especialmente interesante es que el LED no simplemente ‘tira’ de ellas en una dirección. Dependiendo del momento, puede acelerar o retrasar su próximo destello, lo que les da a las luciérnagas una forma sorprendentemente flexible de fijar un ritmo”, dijo Peleg a Discover.
Según Martin y Peleg, la forma en que se comunicaban las luciérnagas parecía mágica.
“Durante toda una temporada, pasé casi todas las noches en la oscuridad viendo las luces parpadear a una frecuencia fija”, dijo Martin en el comunicado de prensa. “Luego, de vez en cuando, tenía esta experiencia mágica en la que veía la luciérnaga comenzar a sincronizarse con la luz. Me preguntaba si solo estaba viendo cosas”.
Luciérnagas y Robótica
Basándose en sus observaciones, el equipo creó una curva de respuesta de fase, una fórmula matemática que muestra cómo una fuente de luz afecta los patrones de parpadeo de una luciérnaga.
“Se necesitaron varias temporadas de campo para construir la configuración, recopilar suficientes mediciones limpias y reconstruir la curva de respuesta de fase”, dijo Peleg a Discover.
Si bien todavía queda mucho que aprender sobre la sincronización de las luciérnagas, el equipo cree que la comunicación óptica podría afectar a la robótica, incluidos los drones.
Según Peleg, esta tecnología podría ayudar a pequeños robots a moverse juntos en un entorno desordenado, empujar objetos simultáneamente o transportar cargas pesadas. Gracias a las pequeñas criaturas bioluminiscentes, ahora comprendemos mejor la sincronía en la naturaleza.
“La belleza en la naturaleza puede servir como información. Las luciérnagas se sienten, responden y se coordinan entre sí en tiempo real. Si podemos entender ese proceso, podemos aprender algo no sólo sobre los insectos, sino también sobre el comportamiento colectivo en general, desde los cerebros hasta los robots y otros sistemas vivos”, dijo Peleg a Discover.
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