Evolución y complejidad. Jordi Bascompte Sacrets
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es el cantautor que más escuchan los españoles en verano. Su chirrido es inconfundible. En China y Japón los grillos son apreciados como insectos cantores y se encierran en cajas en las casas; algo parecido a lo que nosotros hacemos con ciertos pájaros. Además, en China son muy populares los combates de grillos. ¿Cuatro personas con las cabezas pegadas alrededor de un cuadrilátero en miniatura? La tecnología hace milagros: los combates se transmiten por pantallas gracias a cámaras con potentes zums.
Figura 1. Nuestro grillo patrio, el grillo campestre (Grillus campestris).
Aunque los entomólogos no se ponen del todo de acuerdo, parece que se conocen más de 2.200 especies de grillos. Son insectos que pertenecen al orden de los Ortópteros, como los saltamontes y las langostas. La principal característica que define a este grupo es que sus extremidades posteriores están adaptadas para el salto. Son capaces de saltar hasta treinta veces su longitud. A pesar de que los grillos tienen alas, raramente las usan para volar, prefieren escapar mediante saltos. De hecho, el principal uso que dan a sus alas es el canto. Los grillos consiguen grillar gracias a sus alas, que tienen una nervadura en forma de dientes de sierra, con lo que, al frotarlas, producen ese característico «cric-cric».
Como mucha gente que vive en el campo sabe, los grillos incrementan la frecuencia de sus chirridos con la temperatura. Lo que no es tan conocido es que lo hacen de forma tan precisa, que se pueden utilizar como termómetros. Un caso que ha sido bien estudiado es la frecuencia del «cric» de un pequeño grillo americano, el Oecanthus fultoni. Si contamos el número de «crics» de un grillo de esa especie en 7 segundos y sumamos 5 nos dará la temperatura a la que se encuentra en grados centígrados. En el caso de nuestro grillo campestre, los números serán ligeramente diferentes, pero su chirrido es suficientemente lento y claro como para contarlo sin problemas. Es un experimento que cualquiera puede hacer durante sus vacaciones de verano en el campo.
¿Por qué los grillos funcionan como termómetros? En general, las reacciones químicas se producen más rápidamente a mayor temperatura. Fue el químico-físico suizo Svante Arrhenius quien, en 1889, dedujo la expresión matemática que relaciona la velocidad de reacción y la temperatura a la que se produce. Los grillos, como todos los organismos, son contenedores de una enorme cantidad de reacciones químicas que llamamos metabolismo. Como los grillos no autorregulan su temperatura corporal como los mamíferos, la velocidad de sus reacciones metabólicas depende de la temperatura ambiente. En cierta manera, el chirrido de los grillos es una demostración macroscópica de la ecuación de Arrhenius. En realidad la ecuación de Arrhenius es una relación exponencial entre la velocidad y la temperatura, pero para valores pequeños de temperatura se ajusta bien a una relación lineal.
Figura 2. Ejemplar de un pequeño grillo de la espece Oecanthusfultoni. La frecuencia del cric de este grillo en función de la temperatura ha sido bien estudiada. Si contamos los crics que emite durante 13 segundos y sumamos 40, obtendremos aproximadamente la temperatura en grados Fahrenheit a la que se encuentra el grillo.
A una temperatura dada, cada grillo emite en una frecuencia ligeramente diferente. Cuando un conjunto de ellos entra en sincronía por acoplamiento, se consigue una frecuencia consenso. Curiosamente, el ajuste lineal con la temperatura del que hablábamos unas líneas más arriba se sigue entonces de forma más exacta. Se trata de un maravilloso ejemplo de lo que los estadísticos llaman «regresión a la media».
Los grillos grillan por sexo. Sus serenatas nocturnas intentan atraer a las hembras. De hecho, las hembras no tienen la capacidad de producir ese característico sonido. Los grillos macho emplean el sonido también para marcar su territorio, en los combates o como alarma de peligro. Si emiten sonidos deben de tener oído. ¿Se han preguntado alguna vez dónde se localiza? Los insectos, para nosotros, mamíferos, son como extraterrestres: aunque aún no conocemos bien cómo funciona, sabemos que los grillos poseen una especie de tímpano auditivo en las extremidades anteriores, en las patas.
Figura 3. Svante Arrhenius fue premio Nobel en 1903 y el primer científico en hablar del efecto invernadero producido por el CO2 a nivel mundial.
Hay veranos en que el campo suena como una «jaula de grillos» y otros en que apenas se oyen. ¿A qué es debido? Es un bonito problema de dinámica de poblaciones. La responsable es una mosca de menos de 1 cm. Se llama Ormia ochracea. La mosca hembra parasita a las especies de grillo del género Gryllus, como nuestro grillo campestre. Localiza al grillo gracias a su chirrido y le inyecta sus larvas en el cuerpo. A la semana el grillo muere comido desde su interior. A pesar de que ellas los prefieren cantores, no todos los grillos machos tienen tanta afición a las serenatas. Hay grillos simplemente merodeadores. Que un grillo sea cantor o merodeador depende de sus genes. Que abunden más unos que otros en un determinado año depende de la población de moscas parasitoides. Si los cantores son mayoría, la población de moscas aumentará, cebándose con los cantores, que dejarán poca descendencia para el año siguiente. De modo que en esa hornada la mayor parte de grillos serán merodeadores, no detectables por el parasitoide. Consecuentemente la población de moscas disminuirá, lo que representará una nueva oportunidad para los grillos cantores; porque recordemos que ellas los prefieren cantores.
Figura 4. La pequeña Ormia ochracea preparando el desayuno para sus crías.
¿Cómo localiza la pequeña mosca Ormia ochracea a los grillos cantores? Como los grillos muestran su máxima actividad por la noche, las moscas no usan su visión para localizarlos, sino su especial capacidad auditiva. La pequeña mosca posee dos diminutos oídos de aproximadamente 1 mm2 de área, que están situados en la parte delantera del tórax.
Los entomólogos se han preguntado durante mucho tiempo cómo era posible que con un aparato auditivo tan minúsculo, Ormia tuviera semejante habilidad y precisión. Nuestros oídos, y los de muchos organismos, son capaces de localizar una fuente de sonido gracias a las diferencias de tiempo e intensidad con que cada oído percibe un sonido. Por ejemplo, si un sonido nos llega desde la izquierda, alcanza antes y es percibido con más intensidad por nuestro oído izquierdo que por el derecho. En los humanos, debido a la distancia de un palmo que separa nuestros oídos, percibimos diferencias de tiempos entre 500 y 700 microsegundos. La distancia entre oídos de Ormia es de aproximadamente medio mm. Si su funcionamiento fuera semejante al de los mamíferos, su sistema auditivo le permitiría captar diferencias de tiempo de a lo sumo 1,5 microsegundos. Y encima, la diferencia de intensidad posible de detectar estaría muy por debajo de un decibelio. Pero Ormia usa un astuto truco. Sus dos tímpanos están unidos por un pequeño exoesqueleto de un tamaño de menos de 2 mm. Lo que han descubierto los investigadores es que esa estructura flexible que engancha ambos tímpanos consigue amplificar la energía recibida. Ambas membranas vibran en fases y amplitudes ligerísimamente diferentes y el «presterum», así llaman al exoesqueleto, amplifica esta asimetría para que el sistema nervioso de la mosca sea capaz de determinar el origen del sonido. Con la ayuda del presterum, que actúa como puente intertimpanal, la diferencia temporal que la mosca es capaz de detectar se amplifica de 1,5 hasta 55 veces y la intensidad de menos de un decibelio a 10 decibelios. Hasta donde saben los biólogos hoy día, este mecanismo es único en el reino animal.
Figura 5. Situación de los «oídos» en el tórax de una mosca Ormia ochracea y esquema del funcionamiento del puente intertimpanal.
Dan mucho de sí los grillos, ¿verdad? En realidad, no son una excepción, cualquier ser vivo es una maravilla desde una infinidad de puntos de vista. Como naturalistas podemos admirar