Cuidado parental, territorialidad y canibalismo

Cuando pensamos en el cuidado parental en el mundo animal, lo normal es que nos vengan a la cabeza inmediatamente imágenes de mamíferos y pájaros. ¿Quién no ha visto nunca a una gata o una perra alimentando a sus cachorros, o escenas de pájaros incubando o trayendo comida a sus polluelos en los nidos? Mientras que los cuidados parentales son conocidos en dichos grupos, son desconocidos en muchos otros, pero lo cierto que la estrategia de una inversión parental en el cuidado de sus crías para incrementar la eficacia biológica de sus descendientes está muy generalizada en el reino animal, encontrándose ejemplos de dicho comportamiento adaptativo desde en diversos grupos de artrópodos (insectos, arácnidos y crustáceos), hasta los peces, los anfibios e incluso los reptiles, y por supuesto los ya mencionados pájaros y mamíferos.

De hecho entre los zoólogos, algunos anfibios son bien conocidos por los cuidados parentales que dedican a sus huevos e incluso a los renacuajos acompañándolos hasta la metamorfosis. De entre todos los vertebrados terrestres, son los anfibios los que tienen una mayor diversidad en sus modos de reproducción, presumiblemente como resultado de la variedad de ambientes que pueden usar para reproducirse. Dada la inhospitalidad que representa el medio terrestre para el desarrollo de los huevos anamniotas (aquellos huevos de propios de peces y anfibios cuyo embrión se desarrollan sin membrana (amnios) que lo proteja; la carencia de dicha membrana y una envoltura calcárea no permite a los huevos respirar, alimentarse y evitar su desecación en el ambiente terrestre, limitando su desarrollo a los medios húmedos y acuáticos), algunos de ellos han desarrollado unas estrategias de cuidados parentales únicos: desde adultos que cargan los huevos hasta los medios acuáticos, a aquellos que atienden a los huevos de desarrollo directo bajo musgos o túneles que mantengan la humedad ambiental, otros que trajinan renacuajos sobre sus espaldas hasta las charcas donde acabarán de desarrollarse, los que protegen bajo saquitos de piel a los renacuajos hasta que estos alcanzan la metamorfosis, los que alimentan a sus renacuajos una vez en el agua, o los que retienen los huevos en el oviducto hasta que los embriones están desarrollados. Existe una gran variedad de conductas que permite a salamandras, tritones, ranas y sapos proteger su legado genético en sus primeros estadios de desarrollo, bien sea proporcionándoles las condiciones ambientales adecuadas o bien protegiendo los huevos y las larvas de sus depredadores naturales e infecciones.

Los anfibios además de ser el grupo vertebrado con la mayor diversidad de modos de reproducción, tienen un gran número de estrategias de cuidado parental

Este tipo de cuidados parentales se encuentra en diferentes grupos y familias de anfibios, de las presentes en la Península Ibérica, las diferentes especies de sapos parteros son los más llamativos. Ello se debe a la espectacularidad de ver a un macho cargar enrolladas sobre sus patas traseras diferentes puestas que se encargan de mantener húmedas hasta poco antes de eclosionar. Con dicho comportamiento los individuos reducen el riesgo de que sus huevos sean devorados por los variados depredadores que pueblan los medios acuáticos, incrementando así las probabilidades de supervivencia de sus crías. Otra manera de incrementar las probabilidades de supervivencia de su prole es distribuir los huevos en varios ambientes acuáticos con propiedades diferentes, al repartir los renacuajos de esta manera las probabilidades de éxito de los mismos aumentan si las charcas varían en calidad y duración. Cuando una estrategia de este tipo consigue mantenerse a lo largo de la evolución se espera que los beneficios genéticos de dicho comportamiento superen los costes energéticos que implica cargar y cuidar los huevos, pues si el saldo entre costes y beneficios no fuese positivo, la selección natural no hubiese propiciado la evolución y mantenimiento de dicha estrategia.

Otras especies de anfibios van más allá en sus cuidados no limitándose a la vigilancia y mantenimiento de los huevos, sino incluso de los renacuajos, aumentando más aún las probabilidades de supervivencia de sus crías. Los hay, como el bufonido Nectophryne afra, que cavan pequeñas fosas que se llenan de agua donde los machos vigila los huevos y cuyas aguas remueven periódicamente con sus patas durante todo el desarrollo de los renacuajos aireando la pequeña poza para mantener los niveles de oxígeno adecuados para sus retoños. Otros machos y hembras, de diferentes especies de ranas y sapos, abren canales que permitan a los renacuajos morir por desecación, cuando han quedado aislados en pequeñas pozas, permitiendo que naden hasta nuevos ambientes acuáticos, e incluso los hay que nadan frente a los renacuajos protegiéndolos de depredadores e incluso quizás buscando los microambientes óptimos de temperatura, comida, etc… necesarios para su desarrollo.

Todos estos ejemplos nos haría pensar que entre los anfibios encontramos una buena colección de padres ejemplares, más teniendo en cuenta que en algunos casos se han observados conductas de cura aloparental. ¿Qué es la cura aloparental? Pues no es más que el término biológico que hace referencia a aquellas conductas de cuidados parentales en la que el cuidador cuida de crías que no son suyas; lo que entre los humanos se ha viniendo llamando criar hijos bastardos. Precisamente una de las especies en las que se ha documentado cura aloparental es Allobates femoralis, una pequeña rana de la cuenca amazónica y protagonista de la siguiente historia.

¿Adoptar, ignorar o matar? ¿Cómo saber cuándo hacer lo correcto?

Los machos de esta especie son muy territoriales, por regla general cada individuo toma posesión de una zona alrededor de un punto de agua que constituye su pequeña propiedad que defiende mediante el canto, señal que también sirve para atraer a las hembras hacia sus propiedades e invitarlas a reproducirse. Las hembras depositan las puestas sobre la hojarasca muerta del suelo, lejos de los puntos de agua, dejando la tarea de transportar los huevos hasta el medio acuático a los machos y dueños del territorio. Un estudio reciente ha observado que en ocasiones los machos cargan y se responsabilizan de las puestas fecundadas por otros machos, mientras que en otras, los machos se han dedicado a devorar literalmente todos los huevos dentro de un territorio determinado. Ante esta disparidad de comportamientos que parecen ir desde el altruismo de proteger y cuidar a las crías de otros, al canibalismo de las misma, los investigadores se preguntaron a qué atendía la práctica de una u otra conducta.

Ambas estrategias, el cuidado aloparental y el infanticidio, se han estudiado durante décadas desde un punto de vista evolutivo, considerando las ventajas de cada una de ellas para el individuo bajo unas circunstancias concretas. Como se ha creído siempre que decidir entre una opción u otra requiere un mínimo de razonamiento, planeamiento y por tanto cierto pensamiento abstracto, dichas conductas se han estudiado principalmente en los denominados “vertebrados superiores”, es decir, en mamíferos y aves. Posiblemente todo el mundo ha oído o ha visto en los numerosos documentales de fauna africana, casos de infanticidio entre los leones y otros felinos. Es común entre ellos que cuando un macho sustituye al viejo macho dominante, cometa actos de infanticidio arremetiendo contra todas las crías de su antecesor. Aunque dicha acción nos recuerde a escenas propias del argumento de “Juego de Tronos“, no se trata de un juego de poderes en la que los hijos bastardos son eliminados para prevenir futuras venganzas o reclamaciones de poder, es algo más sencillo. En el caso de los felinos dicha acción responde a unos resultados más directos: que las hembras al perder sus crías vuelvan a ser fecundas y más perceptivas a aparearse con el nuevo macho, garantizando así su descendencia. Numerosos casos de infanticidio también se han observado entre chimpancés, donde varios machos pueden arremeter contra hembras y sus crías matándolas e incluso alimentándose de ellas en ocasiones. En todos los casos analizados hasta el momento en mamíferos y aves el infanticidio tiene principalmente una motivación sexual, es la vía directa por la cual el macho consigue que las hembras dejen de preocuparse por sus crías y vuelvan a estar sexualmente perceptivas, y de paso reducen la futura competencia de sus vástagos, o la suya propia.

Sin embargo, estudios recientes han demostrado que mecanismos sencillos de toma de decisiones son capaces de resolver problemas complejos en contextos muy variados, lo que permite que la planificación familiar y el impacto a largo plazo sobre el individuo en decisiones tan importantes como la cura paternal sean posibles en otros muchos organismos, pues, por decirlo de alguna manera, con un algoritmo mínimo es posible generar una conducta aparentemente compleja que sea suficientemente eficaz. Tanto es así, que ambas estrategias: tanto cuidar las crías de otros, como matarlas o matar las propias crías, no son exclusivas de los mamíferos y las aves, sino que casos similares se han observado en anfibios, peces y artrópodos. En estos grupos es común que los adultos consuman su propios huevos, practicando una suerte de canibalismo, habiéndose encontrado diferentes respuestas para explicar dicha conducta: desde las puramente nutritivas para el cuidador que vigila los embriones, hasta la futura reducción de competencia entre individuos emparentados, así como a la de evitar la proliferación de infecciones microbianas entre los huevos en desarrollo. Así pues, ¿qué lleva a nuestra rana protagonista a en unas ocasiones cuidar de los huevos ajenos y en otras veces a depredarlos? ¿Hay detrás de dichos cambios de estrategia unos mecanismos complejos que requieran cálculos de costes-beneficios, o se modulan por unos mecanismos más sencillos que no impliquen cálculos algunos?

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Fig. 3: Diseño experimental con los dos tratamientos descritos, (A) al macho residente se le presenta en su territorio una puesta aliena, y (B) el macho es introducido en un nuevo territorio donde hay huevos de otro macho. Figura original de Ringler, E., Beck, K.B., Heinlein, S., Huber, L., Ringler, M. (2017) Scientific Reports 7, 43544.

Para responder a ello, los investigadores de la Universidad de Viena llevaron a cabo un experimento de laboratorio que les permitió descubrir la clave de dicha disparidad de comportamientos. El experimento como puede apreciarse en el diagrama presentado por los propios autores es de lo más sencillo (Fig.3). Con la idea de explorar si la estrategia a seguir por el macho estaba o no vinculada con la conducta territorial, plantearon dos situaciones: una en la que a los machos se les entregaba dentro de su territorio la puesta de otra pareja, y una segunda, en la que el macho era desplazado a un nuevo territorio donde había una puesta aliena. Los resultados son contundentes, (Fig. 4) demostrando que una conducta aparentemente compleja puede estar modulada por una serie de principios básicos, de manera que no hace falta que las ranas tomen ningún tipo de decisión; su conducta está guiada por unos principios mucho más básicos:

(1) cuando el individuo está dentro de sus territorios se dedica a recoger y cuidar cualquier puesta que encuentre dentro de los mismos, aunque lleve días sin aparearse con una hembra, y las puestas sean de otras ranas que se aparearon dentro de sus dominios sin que se diese cuenta. En el experimento fueron muy pocos los casos de canibalismo o en los que el macho ignoró las puestas de otros cuando se introducían en su territorio.

(2) cuando el individuo llega y toma posesión de un nuevo territorio lo primero que hace es recorrerlo y dedicarse a eliminar todas las puestas que allí encuentre, depredando sobre ellas. Con ello se asegura que en el futuro cuando empiece a aparearse no cuidará de los huevos de otro macho. Las observaciones del punto (1) nos dicen que sí, que cuidará de los huevos de otros machos, pero ante la incapacidad de identificar o desarrollar un razonamiento temporal que le llevase a ignorar y descuidar huevos cuando llevase días sin aparearse, el comportamiento que se ha fijado mediante la selección natural ha sido el infanticidio indiscriminado de todas puestas al entrar en un nuevo territorio; así al menos reduce las probabilidades de equivocarse y gastar energía cuidando los huevos que seguro no son suyos al hacerse con un nuevo territorio.

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Fig. 4: Resultados del experimento, en la figura (A), se muestra los casos en los que los machos residentes y desplazados (Takeover) han cuidado de los huevos no propios (azul), los ha devorado (rojo) o los ha ignorado (amarillo). En (B) y (C) se muestran respectivamente los casos de canibalismo en ambos ambos grupos de machos y la media del número de huevos/renacuajos consumidos por macho. Figura original de Ringler, E., Beck, K.B., Heinlein, S., Huber, L., Ringler, M. (2017) Scientific Reports 7, 43544.

En mi opinión echo a faltar un tratamiento en el cual a los machos se les enfrente a los mismos dilemas pero entregándoles puestas que él mismo haya fecundado. Así podría afinarse más y ver si son capaces o no de discriminar entre sus puestas y las puestas de otros, cuyo error de discrimanación podría explicar los pocos casos observados que se salen de las reglas generales. Supongo que la limitación se debe a la dificultad de obtener tantas puestas.

Así pues, los complejos estudios de balance de costes y beneficios necesarios para desarrollar diferentes estrategias, parecen haber sido resueltos por la evolución sin la necesidad de dotar a todos los organismos de complejos mecanismos de comprensión y análisis abstractos. Unas premisas básicas de: territorio o nuevo territorio, son suficientes para poner en práctica una u otra estrategia, desencadenando un comportamiento aparentemente complejo pero en realidad sencillo en sus principios.

El estudio del comportamiento animal inspira el desarrollo de la inteligencia artificial

El estudio del comportamiento animal, la etología, se encuentra hoy en día en una posición interesante cada vez más influenciada por la robótica y la inteligencia artificial (IA). Los programadores ya llevan tiempo desarrollando y optimizando algoritmos que denominan de inspiración biológica, conocidos como Evolutionary Algorithms (EAs), Genetic Algorithms (GAs), Evolutionary Programming (EP) o Evolution Strategies (ES), todos ellos se inspiran en los principios darwinistas de la supervivencia del más eficiente o mejor adaptado. Es normal que el estudio de la etología siguiendo los principios de las teorías evolutivas, busquen descomponer la conducta animal en decisiones relativamente sencillas, instintos automatizados, sobre los cuales la selección natural puede haber ido ejerciendo su papel a lo largo de la historia de las especies prefijando una serie de patrones de conducta y evitando otros que no resulten tan eficaces desde el punto de vista evolutivo de transmitir los genes a la siguiente generación. Se considera que la selección natural va puliendo los actos hasta fijar aquellos que optimizan las necesidades de los organismos y con ello su supervivencia y sobre todo su transmisión de herencia para perpetuarse en el futuro. Una visión de la que los programadores se han aprovechado para desarrollar algoritmos que aprendan de sus errores y sean capaces así de generar con el tiempo respuestas óptimas, siendo ellos mismos sus propios agentes de la selección natural, consiguiendo así conductas complejas y eficientes a partir de algoritmos simples. Hoy en día todo el mundo está fascinado por los avances de la inteligencia artificial, los coches autómatas, los robots o programas informáticos que son capaces de tomar decisiones, etc… como si todo ello nos pareciesen casi milagros producto de la necesidad de una inteligencia de lo más compleja comparable a la nuestra. No en vano mucha gente empieza a temer un futuro dominado por la inteligencia artificial y los robots al más puro estilo de las novelas distópicas de ciencia ficción, pero, ¿nos hemos parado a analizar a los animales? Incluso el más sencillo de ellos es capaz de desarrollar conductas aparentemente complejas, otros sin duda, tienen comportamientos muy complejos, y sin embargo, a diferencia de la inteligencia artificial, la conducta y la inteligencia animal ha sido siempre ignorada, incluso cuando supera en complejidad a la inteligencia artificial a la hora de resolver problemas complejos y prácticos como desarrollarse en un espacio limitado, encontrar recursos con los que alimentarse, encontrar pareja, cuidar de las crías, etc… Nuestra ignorancia, o más bien arrogancia, respecto a dicha diversidad y complejidad de comportamientos sin duda dice mucho de nuestra relación con los animales y en general con el mundo natural que nos rodea.

 


Lecturas suplementarias:

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