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Descubren mecanismo de engranaje natural en los insectos

 

Anteriormente creíamos que sólo el hombre, un ejemplo natural de un mecanismo de engranaje de funcionamiento se ha descubierto en un insecto común que muestra que la evolución desarrolló dientes entrelazados mucho antes que lo inventáramos los humanos.

engranajes naturales

En insectos juveniles saltadores Issus se encuentran en todos los jardines a través de Europa y tienen articulaciones traseras de la pierna con tiras curvadas en oposición con “dientes” que se entrelazan, girando como engranajes mecánicos para sincronizar las patas de los animales cuando se lanzan en un salto.

El hallazgo demuestra que los mecanismos de engranaje que anteriormente se consideraban exclusivos por el ser humano tiene un precedente evolutivo. Los científicos afirman que esta es la primera observación de una transmisión mecánica de una estructura biológica.

A través de una combinación del análisis anatómico y captura de video de alta velocidad de los movimientos del Issus, los científicos de la Universidad de Cambridge han sido capaces de revelar estos engranajes naturales funcionando por primera vez. Los hallazgos aparecen en el último número de la revista Science.

Los engranajes de la pata trasera de los Issus tienen un notable parecido de ingeniería con los engranajes que se encuentran en cada bicicleta y en el interior de la caja de cada coche. Cada diente de engranaje tiene una esquina redondeada en el punto en que se conecta a la tira de engranajes.

Los dientes de engranaje sobre los opuestos patas traseras se unen entre sí como los de una caja de engranajes del coche, lo que garantiza la sincronicidad casi completa en el movimiento de las piernas. Este engranaje es crítico para los saltos de gran alcance que son el modo primario de este insecto de transporte, ya que las discrepancias incluso minúsculas en la sincronización entre las velocidades de sus piernas en el punto de propulsión resultaría en una errónea rotación haciendo que los Issus giren completamente fuera de control.

Según los autores esta sincronización precisa sería imposible de lograr a través de un sistema nervioso, como impulsos neuronales pues tomarían demasiado tiempo para la coordinación requerida. Gracias al desarrollo de los engranajes mecánicos, los Issus sólo pueden enviar señales nerviosas a los músculos para producir aproximadamente la misma cantidad de fuerza, entonces, si una pierna comienza a impulsar el salto de los engranajes se engancharán, creando una absoluta sincronía.

Curiosamente, estos engranajes mecánicos sólo se encuentran en los juveniles de los insectos y se pierden en el final de la transición a la edad adulta. Estas transiciones, llamadas “mudas”, cuando los animales son arrojados fuera de la piel rígida en puntos claves en su desarrollo con el fin de crecer.

Todavía no se sabe por qué el Issus pierde sus engranajes trasera de la pierna al llegar a la edad adulta. Los científicos señalan que un problema con cualquier sistema de engranajes es que si algún diente del engranaje se daña, la eficacia de todo el mecanismo está dañado. Mientras los dientes del engranaje en los juveniles puede ser reparado en la próxima muda, cualquier daño en la edad adulta sigue siendo permanente.

También puede ser hasta el tamaño más grande de los adultos y el desarrollo de los huesos del muslo pueda influir en este aspecto evolutivo.

A diferencia de los engranajes hechos por el hombre, cada diente del engranaje es asimétrico y curvado hacia el punto en  el bloqueo de dientes, sin embargo en los engranajes hechos por el hombre tienen una forma simétrica para trabajar en ambos sentidos de giro, mientras que los Issus  sólo están diseñados para impulsar el insecto hacia adelante.

Referencia

Malcolm Burrows and Gregory Sutton. Interacting Gears Synchronize Propulsive Leg Movements in a Jumping InsectScience, 13 September 2013: 1254-1256 DOI:10.1126/science.1240284

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Francisco P. Chávez Profesor Asistente, Laboratorio de Microbiología Molecular y Biotecnología Departamento de Biología Facultad de Ciencias Universidad de Chile

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Francisco P. Chávez Ph.D
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