este hallazgo revela el verdadero patrón de nado de los peces

Resulta casi hipnótico ver cómo un banco de peces se desplaza en perfecta coordinación. Si alguna vez te quedaste mirando una pecera, el océano o un documental, es probable que hayas asumido lo que tantos científicos creían cierto: que los peces nadan en formaciones organizadas, como si respondieran a una coreografía natural. Lo que no sabíamos —al menos hasta ahora— es que llevábamos medio siglo interpretando mal ese movimiento.

Una nueva investigación dirigida por un equipo de las universidades de Princeton y Harvard ha roto con esta vieja suposición. Mediante un seguimiento tridimensional sin precedentes, han observado que los peces no nadan como creíamos. En lugar de la famosa formación en diamante o rombo, lo que predomina es una disposición en “escalera”, distribuida en diferentes alturas. El estudio, publicado en Scientific Reports, no solo corrige un modelo aceptado desde los años 70, sino que abre nuevas preguntas sobre la eficiencia energética y el comportamiento colectivo de los animales acuáticos.

Una hipótesis que se mantuvo durante medio siglo

A principios de los años 70, dos referentes de la biomecánica, Daniel Weihs y Michael Lighthill, plantearon una hipótesis que marcaría décadas de estudios sobre el movimiento colectivo de los peces. Según sus cálculos, nadar en un plano horizontal y en forma de rombo permitía a los peces ahorrar energía al evitar las turbulencias que deja el que va delante. Este patrón, además, ofrecía estabilidad hidrodinámica. Las simulaciones, modelos matemáticos y experimentos con robots submarinos reforzaron esa idea con el tiempo.

Pero había una limitación evidente: casi todos esos estudios se basaban en observaciones en dos dimensiones. Por cuestiones técnicas, las grabaciones eran cortas y se hacían en tanques poco profundos, donde la movilidad vertical quedaba reducida. Como consecuencia, se asumía que los peces se mantenían en un solo plano. Esa suposición ahora se demuestra inexacta. Según el nuevo artículo, “solo el 25,2 % de todos los pares de peces estaban en formaciones planas” y “la formación en diamante apareció en menos del 0,1 % de todos los fotogramas”.

Diez horas de natación y millones de datos

Para corregir esa visión plana del comportamiento colectivo, el equipo liderado por la ingeniera Radhika Nagpal diseñó un experimento sin precedentes. Utilizaron peces danio gigante (Devario aequipinnatus), una especie pequeña y sociable que suele formar grupos organizados. En un tanque con flujo de agua constante, grabaron durante diez horas ininterrumpidas a seis individuos con cámaras colocadas en dos ángulos: desde el lateral y desde abajo.

Gracias a un software de visión computacional modificado especialmente para el estudio, fue posible identificar en tres dimensiones la posición exacta de cada pez en cada instante. Así lograron reconstruir más de 260.000 fotogramas útiles y extraer más de dos millones de pares de posiciones relativas. Según el artículo, “una formación tipo escalera vertical emergió como la más probable” y aparecía “en el 79 % de todos los pares de peces”.

Este hallazgo no habría sido posible sin la combinación de técnicas de inteligencia artificial y biomecánica. El sistema de seguimiento usó redes neuronales entrenadas para detectar el morro y la parte trasera de cada pez, y un algoritmo integró los datos para obtener trayectorias completas en el espacio. La calidad y duración de las grabaciones también permitió analizar cómo estas formaciones cambian con el paso del tiempo y con la velocidad del agua.

¿Por qué en escalera y no en rombo?

El patrón que identificaron recuerda más a la formación que adoptan los aviones de combate: una especie de alineación en profundidad y altura, donde cada pez se coloca ligeramente arriba o abajo del que le precede. Este diseño no es una casualidad. Según explican los autores, “la formación en escalera proporciona beneficios hidrodinámicos similares a los del diamante”, pero con menos necesidad de sincronización precisa entre los peces.

Esto se debe a dos razones principales. En primer lugar, cada pez genera un chorro de agua hacia atrás, como una corriente que podría interferir con el que le sigue. Al colocarse en diferentes planos verticales, los peces evitan esta turbulencia directa. En segundo lugar, las formaciones en rombo requieren una coordinación milimétrica de movimientos y de ritmo de aleteo para lograr una ventaja energética. En cambio, la escalera vertical es más flexible: los peces no necesitan moverse al mismo tiempo ni estar alineados en una única superficie.

Los resultados también muestran que esta formación se adapta a la velocidad del agua. A mayor velocidad, la escalera se estira más, como si el grupo se alargara para compensar la fuerza de la corriente. En los ensayos con flujo variable, se observó que el patrón se mantenía aunque la disposición de los peces se volviera más dispersa.

Un vistazo al comportamiento en cifras

La observación continua durante diez horas permitió extraer datos muy precisos sobre el movimiento colectivo de los peces. La figura 3 del estudio recoge cuatro indicadores fundamentales: velocidad del grupo, altura de la formación, persistencia de las posiciones individuales y volumen total ocupado por el banco. Cada uno de estos aspectos revela cómo los peces interactúan en el espacio y cómo varían sus posiciones con el tiempo.

En el primer panel se muestra cómo la velocidad promedio disminuye progresivamente durante la primera hora. Los peces comienzan nadando a unos 0,2 BL/s (longitudes corporales por segundo), pero pronto reducen su ritmo hasta estabilizarse en torno a 0,14 BL/s. Este descenso indica un periodo de adaptación al flujo del agua, tras el cual alcanzan un estado más económico y sostenido. Paralelamente, en el segundo panel, se observa que la altura vertical del banco se mantiene por encima de una longitud corporal, lo que confirma que los peces no nadan en una formación plana.

Los otros dos gráficos profundizan en la dinámica interna del grupo. La autocorrelación de las posiciones individuales cae a cero en menos de un minuto, lo que significa que los peces cambian su lugar relativo constantemente. En promedio, su posición deja de parecerse a la anterior pasados 48 segundos. El volumen que ocupa todo el banco también se reorganiza con rapidez, alcanzando una des-correla­ción total en apenas 32 segundos.

Estos datos cuantifican con claridad una de las principales conclusiones del estudio: la organización del grupo es transitoria, tridimensional y en continuo cambio, lo que contradice la idea de estructuras estables y planas como la formación en diamante.

Implicaciones para la ciencia y la tecnología

Este descubrimiento tiene ramificaciones más allá de la biología. En el ámbito de la robótica, el laboratorio de Nagpal trabaja con enjambres de robots submarinos inspirados en peces. La idea es que imiten patrones naturales de movimiento para ahorrar energía, evitar obstáculos y coordinarse de forma autónoma. La nueva información sobre la formación en escalera puede cambiar por completo el modo en que se programan estos dispositivos.

Además, el estudio plantea una revisión de los modelos hidrodinámicos clásicos. Como señalan los autores, los beneficios de formar parte de un grupo no dependen exclusivamente de mantener una figura geométrica fija. Las ventajas pueden venir de la suma de pequeños ahorros energéticos que se producen en distintas configuraciones temporales. Esta flexibilidad estructural sugiere que los peces aprovechan muchas oportunidades de ahorro a medida que cambian de posición constantemente.

También se abre una nueva línea de investigación en cuanto a cómo se organizan otros animales en tres dimensiones. Desde aves hasta insectos o microorganismos, la estructura espacial del grupo puede estar influida por factores similares: eficiencia, visibilidad, respuesta a depredadores o simplemente facilidad de coordinación.

Más preguntas que respuestas

El estudio, aunque detallado y novedoso, deja abiertas muchas incógnitas. Por ejemplo, ¿ocurre lo mismo con otras especies de peces? ¿Cómo influyen el tamaño del grupo o el entorno natural (mar abierto, ríos, lagos) en estas formaciones? ¿Qué papel juegan los sentidos como la vista o la línea lateral en mantener estas posiciones tridimensionales?

Otra cuestión es cómo se sincronizan los movimientos en grupos más numerosos. Los autores reconocen que su experimento se limitó a seis individuos para mantener el seguimiento automatizado, pero en la naturaleza los bancos de peces pueden contar con cientos o miles de integrantes. Observar y analizar esas dinámicas a gran escala será el siguiente reto tecnológico y científico.

Por último, está el interrogante evolutivo. ¿Es la formación en escalera una estrategia común en la historia de los peces, o es específica de ciertas especies con características morfológicas determinadas? El estudio sugiere que “el espaciamiento vertical desempeña un papel crítico” en el posible beneficio energético de esta formación, lo que podría estar relacionado con la forma del cuerpo o la capacidad de propulsión de cada pez.