California.- La supervivencia del escarabajo diabólico acorazado depende, en parte, de su capacidad para hacerse el muerto de forma convincente y de su exoesqueleto, de los más resistentes al aplastamiento que se conocen. Ahora, un nuevo estudio revela los materiales y secretos que esconde este organismo tan indestructible.
Estos componentes, su análisis e imitación podrían ser beneficiosos para la ingeniería, en especial para la aeronáutica, según investigadores de la Universidad de California en Irvine y de la de Purdue, ambas en EEUU; los resultados se publican en Nature.
“El acorazado es un escarabajo terrestre, por lo que no es ligero y rápido, sino que está construido más bien como un pequeño tanque”, detalla en un comunicado el investigador David Kisailus. “Esa es su adaptación: no puede volar, así que se queda quieto y deja que su armadura, especialmente diseñada, aguante el abuso hasta que el depredador se rinde”.
Tanto es así que este escarabajo, que se encuentra bajo rocas o en robles en el suroeste de EEUU, puede soportar una fuerza de unas 39,000 veces su peso corporal, según los autores de este trabajo. Para un hombre de 200 libras, eso sería como sobrevivir a un aplastamiento de 7.8 millones de libras. Otras especies de escarabajos locales se hicieron añicos bajo un tercio de la presión.
¿Y qué es lo que lo hace tan resistente? Para averiguarlo, los científicos aplicaron técnicas de microscopía y espectroscopia de alta resolución: su secreto reside en la composición material y la arquitectura de su exoesqueleto, específicamente la de su élitro -cada una de las dos alas anteriores de ortópteros y coleópteros-.
En los escarabajos aéreos, los élitros son las hojas que se abren y cierran para proteger las alas de bacterias, desecación y otras fuentes posibles de daño, pero en el acorazado estos han evolucionado para convertirse en un sólido escudo protector.
Los análisis mostraron que su élitro consiste en capas de quitina -un elemento fibroso- y una matriz de proteínas: la capa exterior de este escarabajo tiene una concentración significativamente más alta de proteínas y esto contribuiría a una mayor resistencia del élitro.
El equipo también investigó la geometría de la sutura que une las dos partes de esa zona y encontró que se parece mucho a las piezas entrelazadas de un rompecabezas. En experimentos en laboratorio los expertos vieron que, en lugar de romperse en la región del “cuello” de estos engranajes, la microestructura dentro de las hojas de los élitros cede a través de la delaminación o fractura en capas.
Se llama Nord Boss y en su cuenta de Instagram @nordbossrockdog deleita a sus seguidores. Vive en Moscú.
“Cuando se rompe una pieza de un rompecabezas, se espera que se separe en el cuello, la parte más delgada”, indica Kisailus, “pero no vemos ese tipo de ruptura catastrófica en esta especie de escarabajo. En su lugar, se delamina, proporcionando un fallo más elegante de la estructura.”
Para fundamentar sus observaciones, los investigadores emplearon impresión en 3D para crear sus propias estructuras: los modelos mostraron no solo que la geometría permite un entrelazado más fuerte, sino que la laminación proporciona una interfaz más fiable.
Kisailus ve en el exoesqueleto del escarabajo posibles beneficios para la humanidad; su laboratorio ha estado fabricando materiales compuestos avanzados y reforzados con fibra basados en estas características, y prevé crear nuevas formas de fusionar segmentos de aeronaves sin el uso de los tradicionales remaches y sujeciones.
Hasta ahora, las pruebas mecánicas han constatado que las estructuras inspiradas en este escarabajo acorazado, que puede sobrevivir a ser atropellado -según los autores-, son “más fuertes y resistentes” que las juntas o uniones actuales de ingeniería.
El estudio del escarabajo es parte de un proyecto de 8 millones de dólares de la Fuerza Aérea estadounidense que explora cómo la biología de criaturas como la langosta mantis y el muflón pueden generar materiales que resisten los impactos.
“Tratamos de ir más allá de lo que ha hecho la naturaleza”, expresó el coautor del estudio Kisailus, ingeniero de la Universidad de California de Irvine.
El estudio podría serle útil a los ingenieros que diseñan aviones y otros vehículos con materiales, como acero, plástico y yeso. Actualmente los ingenieros usan pins, tornillos, soldaduras y adhesivos para ensamblar todo. Pero estas técnicas pueden deteriorarse.
El incidente ocurrió en Rampur, una ciudad del norte de India.
En la estructura de la armadura del escarabajo, la naturaleza ofrece una alternativa “interesante y elegante”, dice el ingeniero civil de la Purdue University Pablo Zavattieri, parte de un grupo de investigadores que le pasaron por encima al insecto con un auto.
La investigación es un nuevo esfuerzo por buscar soluciones a los problemas humanos en la naturaleza, de acuerdo con el biólogo Colin Donihue, quien no participa en el estudio. El velcro, por ejemplo, fue inspirado por una estructura de la corteza espinosa de algunas plantas. Los adhesivos artificiales se copiaron de las patas pegajosas del geco.