Guerra biológica: carrera armamentística entre especies #1. Jamming biológico: interferencia ultrasónica en la coevolución murciélago–polilla.
Existe un caso especialmente llamativo en la coevolución murciélago-polilla, un auténtico despliegue de medios por ambas partes que supone una auténtica guerra acústica nocturna, pero en primer lugar vamos a explicar en qué consiste la ecolocalización, ya que es el sistema sensorial implicado.
¿Qué es la ecolocalización?
Como es sabido, la ecolocalización del murciélago es uno de los sistemas sensoriales más sofisticados de la naturaleza. En esencia, la ecolocalización es el uso de ecos de sonidos propios para detectar, localizar y reconocer objetos o presas en el entorno.
Emisión del sonido
El murciélago emite un pulso ultrasónico → el sonido rebota en los objetos → el eco regresa → el cerebro calcula distancia, tamaño, textura y movimiento.
Para ello los murciélagos emiten pulsos ultrasónicos (20–200 kHz, inaudibles para humanos). La emisión puede hacerse por:
- La boca (la mayoría de especies).
- La nariz (como los murciélagos de herradura, Rhinolophidae), que poseen complejas estructuras nasales que enfocan el sonido como un sonar direccional.
Los pulsos pueden ser de varios tipos:
- CF (Constant Frequency): tono casi puro y continuo → excelente para detectar movimiento (efecto Doppler).
- FM (Frequency Modulated): barrido rápido de frecuencias → excelente para medir distancia y forma.
- Muchos murciélagos combinan CF + FM en un solo pulso.
Recepción del sonido
El murciélago escucha los ecos con un sistema auditivo extremadamente sensible y rápido:
- Retraso temporal: el tiempo entre el pulso y el eco indica la distancia (como un radar).
- Amplitud: la intensidad del eco indica tamaño o reflectividad del objeto.
- Diferencias de frecuencia: el efecto Doppler revela la velocidad relativa de una presa (si se mueve hacia o desde el murciélago).
- Diferencias entre oídos: la comparación interaural indica dirección (azimut y elevación).
A modo de ejemplo simplificado, para un eco que tarda 6ms en volver:
Tendríamos un posible insecto a 1 metro aproximadamente.
Una representación de las señales ultrasónicas emitidas por un murciélago y el eco de un objeto cercano.
En este video se pueden escuchar diferentes llamadas de murciélagos.
Fases del ataque de caza
El patrón de ecolocalización cambia dinámicamente según la fase del vuelo:
| Fase | Frecuencia de pulsos | Función principal |
|---|---|---|
| Búsqueda | Pulsos espaciados (5–10/s) | Explorar el entorno |
| Aproximación | Pulsos más rápidos (20–50/s) | Rastrear una presa específica |
| “Terminal buzz” | Pulsos muy rápidos (hasta 200/s) | Ajustar la trayectoria final del ataque |
Diagrama que ilustra los parámetros de vuelo de los murciélagos. (A) Vista aérea de un murciélago atacando a una polilla. En cada momento, φ se mide como el ángulo entre el vector de vuelo del murciélago y el vector murciélago-polilla. La distancia mínima entre el murciélago y la polilla es uno de los dos parámetros de respuesta de vuelo medidos en cada ataque. (B) Gráficos de tiempo frente a φ de la media y el intervalo de confianza superior del 95 % de 20 ataques exitosos a polillas de control, así como del ataque mostrado en A. TFabort, el segundo parámetro de vuelo, es el tiempo en un ataque en el que φ excede el intervalo de confianza superior del 95 % de los ataques de control. El punto de distancia mínima entre el murciélago y la polilla se utiliza como punto de tiempo cero para cada ataque. Crédito: https://journals.biologists.com/jeb/article/214/14/2416/918/How-do-tiger-moths-jam-bat-sonar
Anatomía auditiva especializada
- El oído interno tiene una cóclea altamente desarrollada, sensible a un rango estrecho pero muy preciso de frecuencias.
- En murciélagos CF, el cerebro está adaptado para detectar pequeños cambios Doppler (~50 Hz), que permiten percibir el batido de las alas de una polilla.
- Algunos poseen una “fóvea auditiva”, análoga a la fóvea visual humana: una región neuronal dedicada a una frecuencia específica, que mejora la resolución de velocidad.
Fotografía de un ejemplar de murciélago orejudo gris (Plecotus austriacus) donde se puede apreciar claramente la envergadura de sus orejas.
Además de para la caza, la ecolocalización les sirve para:
- Orientarse y evitar obstáculos en total oscuridad.
- Navegar en grupos (cada individuo usa frecuencias distintas o modula el ritmo para evitar interferencias).
- Comunicación social (algunas especies incluyen señales de identificación individual en sus pulsos).
Contramedidas
Técnicas de "jamming" efectuadas por polillas
NOTA:
En telecomunicaciones o guerra electrónica el jamming es la interferencia deliberada de señales de comunicación o radar para impedir que un sistema funcione correctamente.
- Objetivo: interrumpir la transmisión o recepción de datos (por ejemplo, entre un dron y su controlador).
- Mecanismo: se emite una señal de radio en la misma frecuencia, con suficiente potencia para “ahogar” la señal legítima.
- Ejemplo: en operaciones militares, el GPS jamming bloquea las señales de posicionamiento, o el radar jamming confunde a los radares enemigos.
Varias especies de polillas han desarrollado auténticas contramedidas evolutivas contra el “radar” de los murciélagos (su ecolocalización). Algunas de las más estudiadas son:
El caso mejor documentado es la polilla tigre Bertholdia trigona, que produce trenes de clics ultrasónicos capaces de interferir la ecolocación de murciélagos y reducir drásticamente la tasa de captura.
La Bertholdia trigona (polilla tigre bermeja) es una polilla nocturna de la subfamilia Arctiinae, que vive principalmente en el suroeste de Estados Unidos y norte de México. Su principal depredador es el murciélago insectívoro (Eptesicus fuscus, entre otros), que usa ecolocación ultrasónica para localizar presas en la oscuridad.
Fotografía de un ejemplar de eptesicus fuscus.
En lugar de escapar solo mediante vuelo errático o camuflaje, esta polilla emplea una defensa activa y acústica: interfiere físicamente con el sonar del murciélago.
Para ello emplea unos órganos destinados a producir sonido que se denominan timbales. En el tórax de la polilla hay un par de estas estructuras especializadas, que en esencia son membranas delgadas y tensas, unidas a músculos de contracción rápida.
Cuando estos músculos vibran, los timbales emiten pulsos ultrasónicos (~65–95 kHz) —la misma banda de frecuencia usada por los murciélagos para su ecolocación. La polilla puede producir hasta 4.500 clics por segundo, una de las tasas más altas conocidas en insectos.
¿Cómo actúa el jamming?
El mecanismo funciona durante el ataque final del murciélago, cuando este emite su “terminal buzz”.
La secuencia sería la siguiente:
- El murciélago detecta a la polilla y empieza a emitir pulsos de ecolocación para calcular la distancia y dirección del blanco.
- La polilla detecta las llamadas del murciélago mediante sus oídos especializados (audición ultrasónica) y responde instantáneamente con una ráfaga de clics de alta tasa.
- Estos clics, emitidos en el mismo rango de frecuencias que la ecolocación del murciélago, introducen señales falsas o confusas en el canal de retorno de los ecos.
- El cerebro del murciélago, que calcula la posición del objetivo basándose en el tiempo de retorno y la intensidad de los ecos, recibe información contradictoria.
- Como resultado, el murciélago pierde precisión en la estimación de la distancia y la dirección de la presa, fallando la captura.
Según la evidencia experimental se demostró que los murciélagos fallaban hasta el 70-80% de los ataques cuando las polillas emitían estos clics. Para ello se liberaron polillas B.trigona en un túnel de vuelo con murciélagos entrenados y se comparó el éxito de caza con y sin emisión de clics (algunas polillas fueron “silenciadas” mediante ablación de los timbales). Por el contrario, cuando la polilla era silenciada, el éxito de caza era el esperado.
Esto requiere un control y sincronización muy preciso por parte de la polilla, dado que no emite clics de forma continua, sino solo cuando detecta la ecolocación de un murciélago. Su respuesta auditiva ocurre en apenas 60–100 milisegundos después del primer pulso del murciélago. La ráfaga de clics dura ~1 segundo, cubriendo el periodo crítico del ataque final. Esto maximiza la eficiencia y minimiza el coste energético.
Video de como una polilla silenciada no logra evadir el ataque de un murciélago.
Video de como una polilla tigre logra evadir el ataque de un murciélago gracias al jamming.
En resumen:
| Aspecto | Descripción |
|---|---|
| Especie | Bertholdia trigona (polilla tigre bermeja) |
| Depredador principal | Murciélagos insectívoros (p. ej., Eptesicus fuscus) |
| Órgano emisor | Timbales torácicos |
| Frecuencia de clics | 65–95 kHz |
| Tasa de emisión | Hasta 4.500 clics/seg |
| Momento de emisión | Durante el ataque final del murciélago |
| Efecto sobre el depredador | Interferencia acústica (range ambiguity + masking) |
| Reducción del éxito de caza | Hasta un 70–80 % |
| Tipo de defensa | Sonar jamming activo (no solo aposematismo) |
Este mecanismo es un ejemplo extraordinario de coevolución depredador-presa. Es la única defensa conocida en insectos que interfiere directamente con el sistema sensorial del depredador.
Compensación frente a las contramedidas
Según algunas evidencias (especialmente en estudios de laboratorio) se sugiere que los murciélagos podrían ajustar su comportamiento frente al jamming:
- Un estudio reciente (“High duty cycle moth sounds jam bat echolocation”) indica que los murciélagos parecen compensar el jamming al alargar la duración de su “terminal buzz” (la fase final de su emisión de sonidos al acercarse a la presa). De esa manera intentarían contrarrestar la interferencia.
- En estudios con polillas que emiten muy altos “duty cycles” (es decir, muchas pulsaciones por unidad de tiempo), ese jamming es más eficaz, lo cual sugiere que hay un umbral por debajo del cual el murciélago puede sobreponerse al efecto.
- En otros artículos también se menciona que hay evidencia de que los murciélagos se habitúan rápidamente a los “clics” de polillas en experimentos de laboratorio, lo que sugiere que el efecto de sobresalto inicial no se sostiene mucho con el tiempo.
- En otras palabras, los sonidos de clic usados por algunas polillas cumplen funciones de aviso, sobresalto o jamming, y en el caso del sobresalto, la habituación reduce su efectividad si el murciélago los escucha repetidamente.
En cualquier caso esto no implica que el jamming sea completamente inútil en el campo: algunas polillas tienen características (muy alta tasa de clics, sincronización, etc.) que lo hacen más difícil de contrarrestar. Además, en ambientes naturales, muchos factores intervienen (ruido, variabilidad de especies de murciélagos, múltiples táctica de caza, etc.), por lo que es más difícil demostrar habituación “biológicamente relevante” a largo plazo.
Por tanto, no podemos decir con certeza que los murciélagos se habituen por completo al jamming de las polillas. Lo más adecuado sería asumir que pueden “resistir” o lidiar con él hasta cierto punto mediante ajustes o aprendizaje, pero que el jamming sigue siendo una defensa válida y con eficacia evolutiva.
Tras lo expuesto podemos afirmar que:
- Sí hay evidencia de que los murciélagos pueden ajustar su estrategia de ecolocación para mitigar el efecto del jamming (por ejemplo alargar el “buzz”).
- El jamming persiste como defensa eficaz en el campo, lo que sugiere que no es trivial para los murciélagos superarlo.
Dicho esto, la guerra entre especies continua...
Algunas de las especies de polilla que practican jamming u otras técnicas de evasión
Bertholdia trigona (Polilla tigre bermeja)
Es la primera especie en la que se demostró experimentalmente el jamming activo del sonar de murciélagos. Es el caso clásico y más sólido de jamming activo por parte de una polilla.
Fotografía de un ejemplar de bertholdia trigona. Crédito: https://www.gbif.org/es/occurrence/5008270368
- Vive en EE. UU. y norte de México, y pertenece a las Arctiinae (polillas tigre).
- Los estudios de Aaron Corcoran y William Conner (2009, Science) mostraron que los clics de su órgano timbal interfieren directamente con la ecolocación de los murciélagos (Eptesicus fuscus).
- En laboratorio, los murciélagos fallaban hasta en un 70 % de las capturas cuando la polilla emitía ultrasonidos.
Cisthene martini
Produce clics ultrasónicos y combina defensa acústica + aposematismo. También pertenece a las polillas tigre (Arctiinae).
Fotografía de un ejemplar de cisthene martini. Crédito: https://www.gbif.org/es/occurrence/5215907843
- Emite ultrasonidos, pero más para advertir toxicidad que para “bloquear” el sonar.
- Produce clics de alta frecuencia mediante timbales, pero la evidencia de jamming directo es menos fuerte que en Bertholdia trigona.
- Se sabe que es químicamente tóxica (contiene alcaloides pirrolizidínicos), y los clics funcionan como señales de advertencia acústica (aposematismo).
- Algunos experimentos indican que sus clics pueden desorientar parcialmente a los murciélagos, pero probablemente su principal función sea de aviso, no de interferencia activa.
Creatonotos gangis
Es una polilla asiática muy conocida por sus coremata (estructuras sexuales hinchables de los machos). Si bien emite ultrasonidos, su función como jamming es incierta.
Fotografía de un ejemplar de creatonotos gangis.
Es más correcto decir que emite ultrasonidos defensivos o aposemáticos, no jamming confirmado.
- Los machos también emiten clics ultrasónicos mediante órganos timbales, documentados en estudios de acústica animal.
- Sin embargo, no hay evidencia sólida de que esos clics actúen como jamming activo: probablemente funcionan como advertencia (aposemática) o señal sexual.
- Se sospecha que algunas especies de Creatonotos podrían interferir parcialmente con la ecolocación, pero no está demostrado en experimentos de captura.
Polillas tigre del género Utetheisa
- Emiten ultrasonidos aposemáticos, con potencial efecto de jamming.
- Polillas de distribución tropical y subtropical.
- Bien estudiadas por sus defensas químicas y advertencias acústicas.
- Sus clics ultrasonoros indican toxicidad (derivada de alcaloides vegetales), y además pueden perturbar parcialmente la ecolocación del murciélago.
- En varios estudios, se sugiere que los clics de Utetheisa se sitúan en el límite entre advertencia aposemática y jamming parcial, dependiendo de la densidad y tasa de emisión.
Fotografía de un ejemplar de utetheisa hübner. Crédito: https://www.gbif.org/es/species/1803137
En general, las polillas tigre (subfamilia Arctiinae) son las campeonas de estas tácticas:
- Algunas solo avisan (aposematismo acústico).
- Otras en cambio llegan a hacer verdadero jamming, interfiriendo el sistema de ecolocalización del murciélago.
Casos de defensa pasiva
Aunque no es un caso de jamming, conviene mencionar el sistema de defensa pasivo con el que cuentan las polillas de la familia Saturniidae. Estas polillas poseen colas largas en las alas posteriores para que durante el vuelo, las colas oscilen o giren, generando falsos ecos que confunden el sonar del murciélago.
El murciélago, al detectar estos ecos, dirige su ataque hacia las colas en lugar del cuerpo principal de la polilla. De esta forma, aunque el murciélago intente capturarla, muchas veces solo daña o arranca las colas, y la polilla escapa ilesa.
En particular, la especie Argema mimosae (conocida como African moon moth), que tiene colas especialmente largas, resultó ser la más efectiva en evadir capturas en experimentos.
Fotografía de una argema mimosae.
Lecturas recomendadas (fuentes principales)
Corcoran, A. J., Conner, W. E. (2009). Tiger moth jams bat sonar. Science. DOI: 10.1126/science.1174096. https://www.science.org/doi/10.1126/science.1174096
Corcoran, A. J. (2011). How do tiger moths jam bat sonar? Journal of Experimental Biology (análisis del mecanismo y trayectoria de ataque). https://journals.biologists.com/jeb/article/214/14/2416/918/How-do-tiger-moths-jam-bat-sonar
Ratcliffe, J. M., Fullard, J. H. (2011). Adaptive auditory risk assessment in the dogbane tiger moth (Cycnia tenera). Proc. R. Soc. B (función de los clics y respuesta a distintos tipos de llamadas de murciélago).
John M Ratcliffe
Kawahara, A. Y., Barber, J. R. (2015). Tempo and mode of antibat ultrasound production and sonar jamming in the diverse hawkmoth radiation. (Estudio filogenético y evolución del rasgo).
Akito Y Kawahara
Barber, J. R., et al. (2022). Anti-bat ultrasound production in moths is globally and phylogenetically widespread — PNAS (estimaciones de prevalencia y múltiples orígenes). https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2117485119
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