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Las hormigas de mandíbula trampa corren el riesgo de volarse la cabeza cuando cazan

Hormigas de mandíbula trampa

Cierran sus mandíbulas a una velocidad de casi 200 km/h

Cuando apenas tienes el tamaño de una pestaña y estás a la caza de presas que se mueven rápidamente, tener una trampa para osos atada a tu cabeza puede parecer una buena idea.

Por supuesto, todo es diversión y juegos hasta que realmente se dispara. Incluso el más mínimo bamboleo en el arco de esa trampa podría enviar tu cara en un viaje de ida a su bolsillo trasero.

Hormiga de mandíbula trampa Hormiga de mandíbula trampa

Afortunadamente, la hormiga de mandíbula trampa tiene una solución a este problema, ganándose con seguridad un lugar entre los cierres de las mandíbulas más rápidos del reino animal.

Un estudio realizado por un equipo de investigadores estadounidenses llevó a cabo un modelo matemático en la anatomía de la cabeza de la especie de hormiga de mandíbula trampa Odontomachus brunneus para determinar cómo se enfrentan sus mandíbulas mecánicas de la muerte a las fuerzas insanas que las cierran.

Los biólogos saben que las mandíbulas de la hormiga son palancas accionadas por resorte relativamente simples, cada una bloqueada en su lugar por un pestillo que está preparado para liberarse en el momento en que la presa le hace cosquillas a un bigote literal.

La activación de resorte mediada por pestillo (LaMSA) no es poco común entre los pequeños y espeluznantes bichos. A medida que la biología se reduce, la energía elástica se escala mucho más eficientemente que los motores bioquímicos complejos, poniendo un resorte en el paso (y la mordedura) de todo tipo de insectos.

Sin embargo, hay demasiado de algo bueno: las fuerzas que incluso un pequeño LaMSA puede reunir pueden correr el riesgo de dominar los materiales que lo mantienen unido.

Toma a la hormiga Drácula (Mystrium camillae) por ejemplo. Capaz de cerrar las partes de su boca a velocidades de alrededor de 320 kilómetros (198 millas) por hora, es oficialmente la parte del cuerpo que se mueve más rápido en toda la naturaleza.

O. brunneus no es tan rápida, pero merece una medalla de plata por los igualmente impresionantes 196 kilómetros por hora. Para lograr esto, gira cada mandíbula a un equivalente de 470.000 rpm, cortando el aire al menor toque para atrapar a su presa en cuestión de microsegundos.

movimiento de resorte en la hormiga de mandíbula trampa

Imagen: Las hormigas de mandíbula trampa usan un mecanismo de resorte para liberar sus mandíbulas a velocidades increíbles.

Sorprendentemente, esas mismas mandíbulas también son capaces de la manipulación más suave, transportando con gran destreza materiales jóvenes y de otro tipo.

Pasar de boxeador en un momento a cirujano al siguiente requeriría una maquinaria increíblemente afinada para sus mandíbulas, lo que llevó a los investigadores a filmar a las hormigas a alta velocidad para tener una mejor idea de lo que estaba sucediendo en ese abrir y cerrar de ojos.

"Cuando reproducimos los vídeos en cámara lenta, sus golpes fueron espectacularmente precisos", dice la bióloga de la Universidad de Duke, Sheila Patek.

Vieron que cada mandíbula mantenía un arco perfecto durante los primeros 65 grados antes de desacelerar hacia el final del giro. Cuando se cerraron las mandíbulas, la cabeza de la hormiga se deformó, se acortó un poco más del 3 por ciento y se encogió alrededor del 6 por ciento.

"Nos dimos cuenta de que toda la cabeza se estaba deformando para almacenar energía potencial elástica", dice Patek.

Estas cifras informaron un conjunto de modelos biomecánicos que ayudaron a mostrar que la energía de la mitad del columpio provenía de la deformación del propio exoesqueleto. La otra mitad la suministraba un tendón que se tensaba gracias a un enorme músculo enterrado en lo más profundo de la cabeza.

Anclados al interior de la cabeza de la hormiga, esos músculos sostienen cada mandíbula hacia atrás, lista para estallar. Una vez que algo aprieta el gatillo, el pestillo se levanta y la energía almacenada en el tendón tira del extremo central de la mandíbula hacia atrás, lanzando la punta a toda velocidad.

Mientras tanto, la cabeza deformada de la hormiga vuelve a tomar forma, empujando la parte delantera de la mandíbula para proporcionar una fuerza adicional.

Cada acción, la tracción del tendón que se encoge y el empuje del exoesqueleto que se relaja, no solo proporciona velocidad, sino que también guía las mandíbulas con la precisión necesaria para disipar la energía de manera uniforme, lo que reduce las posibilidades de una falla crítica.

Es un uso tan inteligente de un resorte de doble acción que los investigadores no se sorprenderían si se encontrara en otros insectos. La investigación futura podría ayudar a revelar qué tan común es hacer movimientos rápidos y precisos.

Este conocimiento podría tener utilidad en nuestra ingeniería, creando algunas útiles características de diseño en tecnologías que necesitan lograr el equilibrio adecuado entre velocidad y precisión.

Sin mencionar que sirve como advertencia de por qué usar trampas para osos en la cara es realmente una mala idea.

Esta investigación fue publicada en el Journal of Experimental Biology: Dual spring force couples yield multifunctionality and ultrafast, precision rotation in tiny biomechanical systems

Modificado por última vez enSábado, 23 Julio 2022 17:31