Deborah Gordon: What ants teach us about the brain, cancer and the Internet

Deborah Gordon: Lo que nos enseñan las hormigas sobre el cerebro, el cáncer e Internet

Traductor: Sandra Sagra Revisor: Jenny Lam-Chowdhury

I study ants

Estudio las hormigas

in the desert, in the tropical forest

en el desierto, el bosque tropical,

and in my kitchen,

en mi cocina

and in the hills around Silicon Valley where I live.

y en las colinas que rodean Silicon Valley, donde vivo.

I've recently realized that ants

Me he dado cuenta de que las hormigas

are using interactions differently

interactúan de forma diferente

in different environments,

en diferentes ambientes.

and that got me thinking that we could learn from this

Y pensé que podríamos aprender de esto

about other systems,

sobre otros sistemas,

like brains and data networks that we engineer,

como los cerebros y las redes de datos que creamos

and even cancer.

e incluso el cáncer.

So what all these systems have in common

Lo que estos sistemas tienen en común

is that there's no central control.

es que no hay un control central.

An ant colony consists of sterile female workers --

Una colonia de hormigas está compuesta por trabajadoras estériles,

those are the ants you see walking around —

las que se ven andando por ahí,

and then one or more reproductive females

y por una o más hembras reproductoras

who just lay the eggs.

que solo ponen los huevos.

They don't give any instructions.

No dan instrucciones.

Even though they're called queens,

Aunque se les llama reinas,

they don't tell anybody what to do.

no le dicen a nadie qué hacer.

So in an ant colony, there's no one in charge,

En una colonia de hormigas, no hay nadie al mando.

and all systems like this without central control

Todos los sistemas como este, sin control central,

are regulated using very simple interactions.

se controlan a través de interacciones simples.

Ants interact using smell.

Las hormigas interactúan con el olfato.

They smell with their antennae,

Huelen con sus antenas

and they interact with their antennae,

e interactúan con sus antenas.

so when one ant touches another with its antennae,

Cuando una hormiga toca a otra con su antena,

it can tell, for example, if the other ant

sabe, por ejemplo,

is a nestmate

si la otra es compañera de nido

and what task that other ant has been doing.

y qué tarea ha estado haciendo.

So here you see a lot of ants moving around

Aquí ven muchas hormigas moviéndose

and interacting in a lab arena

e interactuando en un campo de laboratorio

that's connected by tubes to two other arenas.

conectado a otros dos campos por medio de tubos.

So when one ant meets another,

Cuando una hormiga se encuentra con otra,

it doesn't matter which ant it meets,

no importa qué hormiga se encuentre,

and they're actually not transmitting

y en realidad no se transmiten

any kind of complicated signal or message.

ninguna señal o mensaje complicado.

All that matters to the ant is the rate

Lo importante es el ritmo

at which it meets other ants.

en el que se encuentra con otras hormigas.

And all of these interactions, taken together,

Todas estas interacciones juntas

produce a network.

producen una red.

So this is the network of the ants

Esta es la red de las hormigas

that you just saw moving around in the arena,

que acaban de ver moviéndose en el campo.

and it's this constantly shifting network

Y esta red, en constante movimiento,

that produces the behavior of the colony,

produce el comportamiento de la colonia,

like whether all the ants are hiding inside the nest,

como que todas las hormigas se escondan en el nido

or how many are going out to forage.

o cuántas irán a buscar comida.

A brain actually works in the same way,

El cerebro trabaja igual.

but what's great about ants is

Pero lo genial de las hormigas

that you can see the whole network as it happens.

es que puedes ver toda la red mientras sucede.

There are more than 12,000 species of ants,

Hay más de 12 000 especies de hormigas

in every conceivable environment,

en todos los ambientes que se imaginen,

and they're using interactions differently

y usan las interacciones de diferente forma

to meet different environmental challenges.

para enfrentar retos medioambientales.

So one important environmental challenge

Un importante reto medioambiental

that every system has to deal with

con el que trata cualquier sistema

is operating costs, just what it takes

son los costes operativos

to run the system.

necesarios para que funcione el sistema.

And another environmental challenge is resources,

Y otro reto medioambiental son los recursos,

finding them and collecting them.

encontrarlos y recolectarlos.

In the desert, operating costs are high

En el desierto, los costes operativos son altos

because water is scarce,

porque el agua escasea

and the seed-eating ants that I study in the desert

y las recolectoras de semillas que estudié en el desierto

have to spend water to get water.

tienen que gastar agua para conseguir agua.

So an ant outside foraging,

Una hormiga que está buscando comida

searching for seeds in the hot sun,

buscando semillas al sol abrasador,

just loses water into the air.

pierde agua en el aire.

But the colony gets its water

Pero la colonia consigue su agua

by metabolizing the fats out of the seeds

metabolizando las grasas

that they eat.

de las semillas que comen.

So in this environment, interactions are used

Así que en este medioambiente se usan las interacciones

to activate foraging.

para buscar comida.

An outgoing forager doesn't go out unless

Solo salen por comida si tienen suficientes interacciones

it gets enough interactions with returning foragers,

con las que vuelven de fuera.

and what you see are the returning foragers

Como ven, las que vuelven con comida

going into the tunnel, into the nest,

van al túnel, al nido,

and meeting outgoing foragers on their way out.

y se encuentran con las que salen.

This makes sense for the ant colony,

Esto tiene sentido para ellas.

because the more food there is out there,

Cuánta más comida hay fuera,

the more quickly the foragers find it,

más rápido la encuentran,

the faster they come back,

más rápido vuelven

and the more foragers they send out.

y envían a más hormigas fuera.

The system works to stay stopped,

El sistema permanece parado

unless something positive happens.

a no ser que pase algo positivo.

So interactions function to activate foragers.

Las interacciones activan a estas hormigas.

And we've been studying the evolution of this system.

Hemos estudiado la evolución de este sistema.

First of all, there's variation.

Primero, hay variaciones.

It turns out that colonies are different.

Resulta que las colonias son diferentes.

On dry days, some colonies forage less,

Algunas buscan menos comida los días secos.

so colonies are different in how

Las colonias se diferencian

they manage this trade-off

en el equilibrio

between spending water to search for seeds

entre gastar agua para buscar semillas

and getting water back in the form of seeds.

y conseguir agua en forma de semillas.

And we're trying to understand why

Intentamos entender

some colonies forage less than others

por qué algunas colonias buscan menos comida,

by thinking about ants as neurons,

pensando en las hormigas como neuronas,

using models from neuroscience.

usando modelos de la neurociencia:

So just as a neuron adds up its stimulation

al igual que una neurona añade su estímulo

from other neurons to decide whether to fire,

de otras neuronas para decidir si dispara,

an ant adds up its stimulation from other ants

una hormiga añade su estímulo de otras hormigas

to decide whether to forage.

para decidir si busca comida.

And what we're looking for is whether there might be

Lo que buscamos es si puede haber

small differences among colonies

colonias ligeramente diferentes

in how many interactions each ant needs

en cuanto al número de interacciones que necesita cada hormiga

before it's willing to go out and forage,

para salir a buscar comida,

because a colony like that would forage less.

ya que una colonia así buscaría menos comida.

And this raises an analogous question about brains.

Esto nos lleva a una cuestión análoga sobre los cerebros.

We talk about the brain,

Hablamos sobre el cerebro,

but of course every brain is slightly different,

pero todos los cerebros son ligeramente distintos.

and maybe there are some individuals

Y quizá hay individuos

or some conditions

o ciertas condiciones

in which the electrical properties of neurons are such

en las que las propiedades eléctricas de las neuronas son tales

that they require more stimulus to fire,

que se necesitan más estímulos para disparar.

and that would lead to differences in brain function.

Esto conlleva a diferencias en la función cerebral.

So in order to ask evolutionary questions,

Para hacer preguntas evolucionarias,

we need to know about reproductive success.

tenemos que saber sobre el éxito reproductivo.

This is a map of the study site

Este es un mapa del lugar de estudio

where I have been tracking this population

donde he estado monitorizando a esta población

of harvester ant colonies for 28 years,

de colonias de hormigas cosechadoras durante 28 años,

which is about as long as a colony lives.

lo que aproximadamente vive una colonia.

Each symbol is a colony,

Cada símbolo es una colonia

and the size of the symbol is how many offspring it had,

y el tamaño del símbolo es cuántas crías tuvo

because we were able to use genetic variation

ya que pudimos usar la variación genética

to match up parent and offspring colonies,

para emparejar colonias de progenitores y colonias de crías

that is, to figure out which colonies

para entender qué colonias

were founded by a daughter queen

fundó una hija reina

produced by which parent colony.

y qué colonia de progenitores la produjo a ella.

And this was amazing for me, after all these years,

Esto fue increíble. Después de todos estos años,

to find out, for example, that colony 154,

entender, por ejemplo, que la colonia 154,

whom I've known well for many years,

a la que conozco bien desde hace años,

is a great-grandmother.

es bisabuela.

Here's her daughter colony,

Aquí está la colonia de su hija,

here's her granddaughter colony,

aquí está la colonia de su nieta

and these are her great-granddaughter colonies.

y estas son las colonias de su bisnieta.

And by doing this, I was able to learn

Haciendo esto, pude aprender

that offspring colonies resemble parent colonies

que las colonias de las crías se parecen a las de los progenitores

in their decisions about which days are so hot

en sus decisiones sobre qué días son tan calurosos

that they don't forage,

que no buscan comida.

and the offspring of parent colonies

Y las crías y progenitores

live so far from each other that the ants never meet,

viven tan lejos los unos de los otros que nunca coinciden.

so the ants of the offspring colony

De modo que las crías

can't be learning this from the parent colony.

no pueden aprender esto de sus progenitores.

And so our next step is to look

Lo siguiente es buscar

for the genetic variation underlying this resemblance.

la variación genética subyacente en este parecido.

So then I was able to ask, okay, who's doing better?

Entonces pude preguntar, ¿quién lo está haciendo mejor?

Over the time of the study,

Durante el estudio,

and especially in the past 10 years,

y sobre todo estos últimos 10 años,

there's been a very severe and deepening drought

ha habido una sequía muy intensa y creciente

in the Southwestern U.S.,

en el suroeste de EE. UU.,

and it turns out that the colonies that conserve water,

y resulta que las colonias que conservan agua,

that stay in when it's really hot outside,

que se quedan dentro cuando hace mucho calor fuera

and thus sacrifice getting as much food as possible,

y sacrifican recoger la mayor cantidad de comida posible,

are the ones more likely to have offspring colonies.

tienen más posibilidades de tener colonias de crías.

So all this time, I thought that colony 154

Todo este tiempo pensé que la colonia 154

was a loser, because on really dry days,

era una perdedora ya que en los días muy secos

there'd be just this trickle of foraging,

apenas buscaba comida,

while the other colonies were out

mientras que las otras estaban fuera,

foraging, getting lots of food,

buscando muchísima.

but in fact, colony 154 is a huge success.

Pero, en realidad, la colonia 154 es un éxito enorme.

She's a matriarch.

Es una matriarca.

She's one of the rare great-grandmothers on the site.

Es una de las escasas bisabuelas del lugar.

To my knowledge, this is the first time

Hasta donde sé, es la primera vez

that we've been able to track

que hemos podido monitorizar

the ongoing evolution of collective behavior

la evolución en curso del comportamiento colectivo

in a natural population of animals

en una población natural de animales

and find out what's actually working best.

y averiguar lo que funciona mejor.

Now, the Internet uses an algorithm

Internet usa un algoritmo

to regulate the flow of data

para regular el flujo de datos,

that's very similar to the one

que es muy similar

that the harvester ants are using to regulate

al que usan las hormigas para regular

the flow of foragers.

el flujo de las que buscan comida.

And guess what we call this analogy?

¿Adivinen cómo llamamos a esta analogía?

Anternet [Horminet ]

The anternet is coming.

El horminet se acerca.

(Applause)

(Aplausos)

So data doesn't leave the source computer

Los datos no abandonan el ordenador fuente

unless it gets a signal that there's enough bandwidth

a menos de que reciba una señal de que hay suficiente ancho de banda

for it to travel on.

en el que viajar.

In the early days of the Internet,

En los principios de Internet

when operating costs were really high

cuando los gastos operativos eran muy altos

and it was really important not to lose any data,

y era muy importante no perder datos,

then the system was set up for interactions

el sistema estaba diseñado para que las interacciones

to activate the flow of data.

activasen el flujo de datos.

It's interesting that the ants are using an algorithm

Es interesante que las hormigas usen un algoritmo

that's so similar to the one that we recently invented,

tan similar al que hemos inventado últimamente.

but this is only one of a handful of ant algorithms

Pero este solo es uno del puñado de algoritmos de las hormigas

that we know about,

que conocemos.

and ants have had 130 million years

Las hormigas han tenido 130 millones de años

to evolve a lot of good ones,

para desarrollar muchos muy buenos

and I think it's very likely

y pienso que es muy probable

that some of the other 12,000 species

que algunas de las otras 12 000 especies

are going to have interesting algorithms

tengan algoritmos interesantes

for data networks

para redes de datos

that we haven't even thought of yet.

que no hemos considerado todavía.

So what happens when operating costs are low?

¿Qué pasa si los gastos operativos son bajos?

Operating costs are low in the tropics,

En los trópicos los gastos operativos son bajos

because it's very humid, and it's easy for the ants

gracias a la humedad, y para las hormigas es fácil

to be outside walking around.

andar por ahí.

But the ants are so abundant

Pero las hormigas son tantas

and diverse in the tropics

y tan diversas en los trópicos,

that there's a lot of competition.

que hay mucha competencia.

Whatever resource one species is using,

Cualquier recurso que use una especie

another species is likely to be using that

es probable que sea utilizado por otras

at the same time.

al mismo tiempo.

So in this environment, interactions are used

Así que en estos ambientes, las interacciones se usan

in the opposite way.

de la forma opuesta.

The system keeps going

El sistema sigue en marcha

unless something negative happens,

hasta que pasa algo negativo.

and one species that I study makes circuits

Una especie que estudio hace circuitos

in the trees of foraging ants

en los árboles de las hormigas buscadoras de comida,

going from the nest to a food source and back,

yendo del nido a la fuente de alimento

just round and round,

y volviendo.

unless something negative happens,

Hasta que pasa algo negativo,

like an interaction

como una interacción

with ants of another species.

con hormigas de otra especie.

So here's an example of ant security.

Aquí hay un ejemplo de la seguridad de las hormigas.

In the middle, there's an ant

En el medio, una hormiga

plugging the nest entrance with its head

obstaculiza la entrada del nido con su cabeza

in response to interactions with another species.

en respuesta a las interacciones con otra especie,

Those are the little ones running around

son las pequeñas que corren por ahí

with their abdomens up in the air.

con sus abdómenes al aire.

But as soon as the threat is passed,

Pero en cuanto se va la amenaza,

the entrance is open again,

la entrada se abre de nuevo.

and maybe there are situations

Quizá hay situaciones

in computer security

en la seguridad informática,

where operating costs are low enough

donde los gastos operativos son lo suficientemente bajos

that we could just block access temporarily

como para bloquear el acceso temporalmente

in response to an immediate threat,

en respuesta a una amenaza

and then open it again,

y luego abrirlo,

instead of trying to build

en vez de construir

a permanent firewall or fortress.

un fuerte o un firewall permanente.

So another environmental challenge

Otro reto medioambiental

that all systems have to deal with

que enfrentan todos los sistemas

is resources, finding and collecting them.

son los recursos, encontrarlos y recolectarlos.

And to do this, ants solve the problem

Para ello, las hormigas resuelven el problema

of collective search,

de la búsqueda colectiva,

and this is a problem that's of great interest

un problema que ahora mismo

right now in robotics,

es de gran interés en robótica

because we've understood that,

porque hemos entendido

rather than sending a single,

que más que enviar fuera un robot único,

sophisticated, expensive robot out

sofisticado y caro

to explore another planet

a explorar otro planeta

or to search a burning building,

o a buscar en un edificio en llamas,

that instead, it may be more effective

quizá pueda ser más eficaz

to get a group of cheaper robots

conseguir un grupo de robots más baratos

exchanging only minimal information,

que intercambien solo una mínima información.

and that's the way that ants do it.

Así es como lo hacen las hormigas.

So the invasive Argentine ant

La hormiga argentina invasora

makes expandable search networks.

hace redes de búsqueda expandibles.

They're good at dealing with the main problem

Son buenas en lidiar con el problema principal

of collective search,

de la búsqueda colectiva,

which is the trade-off between

que es la compensación

searching very thoroughly

entre buscar cuidadosamente

and covering a lot of ground.

y cubrir mucho terreno.

And what they do is,

when there are many ants in a small space,

Y lo que hacen es

que cuando hay muchas hormigas en un espacio pequeño

then each one can search very thoroughly

busca cada una muy cuidadosamente

because there will be another ant nearby

porque habrá otra hormiga cerca

searching over there,

buscando por allí.

but when there are a few ants

Pero cuando hay pocas hormigas

in a large space,

en un espacio grande,

then they need to stretch out their paths

tienen que extender sus caminos

to cover more ground.

para cubrir más terreno.

I think they use interactions to assess density,

Creo que usan interacciones para evaluar la densidad.

so when they're really crowded,

Cuando hay muchas juntas,

they meet more often,

interactúan más

and they search more thoroughly.

y buscan más cuidadosamente.

Different ant species must use different algorithms,

Diferentes especies de hormigas deben usar diferentes algoritmos

because they've evolved to deal with

porque han evolucionado para lidiar

different resources,

con diferentes recursos.

and it could be really useful to know about this,

Puede ser muy útil saber esto.

and so we recently asked ants

Recientemente, le pedimos a las hormigas

to solve the collective search problem

que resolviesen el problema de búsqueda colectiva

in the extreme environment

en un ambiente extremo de microgravedad

of microgravity

in the International Space Station.

en la Estación Espacial Internacional.

When I first saw this picture, I thought,

Al ver la foto pensé,

Oh no, they've mounted the habitat vertically,

Oh no, montaron el hábitat verticalmente.

but then I realized that, of course, it doesn't matter.

Luego me di cuenta de que no importa.

So the idea here is that the ants

La idea es que las hormigas

are working so hard to hang on

están trabajando tan duro

to the wall or the floor or whatever you call it

para agarrarse a la pared o al suelo, o como quieran llamarlo,

that they're less likely to interact,

que es menos probable que interactúen

y entonces, la relación entre su apiñamiento

and so the relationship between

how crowded they are and how often they meet

y la frecuencia de sus encuentros

would be messed up.

se dañarían.

We're still analyzing the data.

Estamos analizándolo.

I don't have the results yet.

No tengo los resultados aún.

But it would be interesting to know

Pero sería interesante saber

how other species solve this problem

cómo lo resuelven otras especies

in different environments on Earth,

en diferentes ambientes de la Tierra.

and so we're setting up a program

Estamos creando un programa

to encourage kids around the world

para animar a los niños de todo el mundo

to try this experiment with different species.

a probar este experimento con diferentes especies.

It's very simple.

Es muy simple

It can be done with cheap materials.

y puede hacerse con materiales baratos.

And that way, we could make a global map

Y así, haríamos un mapa global

of ant collective search algorithms.

de algoritmos de búsquedas colectivas de las hormigas.

And I think it's pretty likely that the invasive species,

Es muy probable que la especie invasora,

the ones that come into our buildings,

las que entran en nuestros edificios,

are going to be really good at this,

sean muy buenas en esto,

because they're in your kitchen

ya que están en su cocina

because they're really good at finding food and water.

porque son muy buenas encontrando comida y agua.

So the most familiar resource for ants

El recurso más conocido para las hormigas

is a picnic,

es un picnic.

and this is a clustered resource.

Este es un recurso agrupado.

When there's one piece of fruit,

Cuando hay un trozo de fruta,

there's likely to be another piece of fruit nearby,

puede haber otro cerca.

and the ants that specialize on clustered resources

Y las hormigas que se especializan en recursos agrupados

use interactions for recruitment.

usan interacciones para reclutar.

So when one ant meets another,

Cuando una hormiga se encuentra con otra

or when it meets a chemical deposited

o con un químico que otra tiró al suelo,

on the ground by another,

then it changes direction to follow

cambia de dirección para seguir

in the direction of the interaction,

la dirección de la interacción.

and that's how you get the trail of ants

De allí la fila de hormigas

sharing your picnic.

compartiendo su picnic.

Now this is a place where I think we might be able

De aquí creo que podemos

to learn something from ants about cancer.

aprender algo de las hormigas sobre el cáncer.

I mean, first, it's obvious that we could do a lot

Primero, es obvio que podemos hacer mucho

to prevent cancer

para prevenir el cáncer,

by not allowing people to spread around

no permitiendo que la gente propague

or sell the toxins that promote

o venda las toxinas que promueven

the evolution of cancer in our bodies,

el cáncer en nuestro cuerpo.

but I don't think the ants can help us much with this

No creo que las hormigas puedan ayudarnos mucho con esto.

because ants never poison their own colonies.

Ellas nunca envenenan a sus colonias.

But we might be able to learn something from ants

Pero podemos aprender algo de ellas

about treating cancer.

para el tratamiento del cáncer.

There are many different kinds of cancer.

Hay muchos tipos de cáncer.

Each one originates in a particular part of the body,

Cada uno empieza en una parte particular del cuerpo

and then some kinds of cancer will spread

y luego algunos tipos de cáncer se expanden

or metastasize to particular other tissues

o metastatizan a otros tejidos

where they must be getting resources that they need.

de donde consiguen los recursos que necesitan.

So if you think from the perspective

Si piensan desde la perspectiva

of early metastatic cancer cells

de las células iniciales cancerígenas metastásicas

as they're out searching around

que están fuera buscando

for the resources that they need,

los recursos que necesitan,

if those resources are clustered,

si esos recursos están agrupados,

they're likely to use interactions for recruitment,

probablemente usarán interacciones para reclutar,

and if we can figure out how cancer cells are recruiting,

y si podemos averiguar cómo reclutan estas células,

then maybe we could set traps

quizá podríamos ponerles trampas,

to catch them before they become established.

atraparlas antes de que se establezcan.

So ants are using interactions in different ways

Las hormigas usan interacciones de formas diferentes

in a huge variety of environments,

en una gran variedad de ambientes.

and we could learn from this

Nosotros podríamos aprender de esto,

about other systems that operate

sobre otros sistemas que operan

without central control.

sin control central.

Using only simple interactions,

Usando solo simples interacciones,

ant colonies have been performing

las colonias de hormigas han conseguido

amazing feats for more than 130 million years.

logros maravillosos durante más de 130 millones de años.

We have a lot to learn from them.

Tenemos mucho que aprender de ellas.

Thank you.

Gracias.

(Applause)

(Aplausos)