La idea de las mordeduras de víboras perforantes y venenosas y la picadura punzante de una avispa son parte de lo que hace que la temporada espeluznante sea tan espeluznante. Hacen que se nos ponga la piel de gallina por una buena razón, como miles de años de evolución han implantado el miedo a los bichos espeluznantes como las serpientes y las arañas en la mayoría de los humanos en gran parte debido a la amenaza que representan sus mordeduras.
Sin emb argo, estos temibles colmillos, aguijones y espinas son herramientas biológicas que los animales usan para defenderse y pueden ayudar a los humanos a desarrollar materiales más “resistentes a las perforaciones”. En un nuevo artículo publicado hoy en el Revista de la interfaz de la Royal Society
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“La idea detrás de esto era crear un marco cuantitativo para comparar una variedad de sistemas biológicos de punción entre sí”, dijo Philip Anderson, profesor de evolución, ecología y comportamiento de la Universidad de Illinois Urbana-Champaign que dirigió la investigación. en un comunicado de prensa
Los animales y las plantas usan una variedad de estrategias de punción tanto para apuñalar a sus presas como para defenderse de los depredadores, incluyendo picar como lo hacen las abejas y morder como serpientes. Sin embargo, incluso aquellos que usan estrategias o herramientas similares pueden personalizar esas herramientas para satisfacer sus necesidades específicas y diferentes objetivos, según los investigadores.
“En las víboras, por ejemplo, algunas muerden a los mamíferos, lo que significa que deben perforar los tejidos blandos recubiertos de piel, mientras que otras atacan a los reptiles, que tienen escamas, lo que las hace más rígidas y difíciles de perforar”, dijo Anderson, que estudia la mecánica y la energía. de sistemas de punción biológica.
Por otro lado, las avispas parasitoides pueden usar sus ovopositores, un órgano en forma de tubo que se usa para poner huevos, para ayudarlos a excavar a través de las pieles de las orugas, pero pueden penetrar frutas o incluso madera.
“Es un problema desafiante predecir las propiedades de los sistemas biológicos”, dijo Bingyang Zhang, un investigador postdoctoral que trabajó en este artículo. en un comunicado de prensa.
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Para desarrollar un modelo que pueda aplicarse a múltiples sistemas biológicos, Zhang determinó que existen factores clave que deben incluirse en cualquier cálculo de la energía involucrada en la acción de punción. Estos factores incluyen cambios en la energía cinética (o movimiento) a medida que se usa la herramienta de perforación y el material que es el objetivo previsto, como si se trata de un reptil escamoso o un mamífero peludo.
El nuevo modelo se está implementando para ayudar a comprender mejor los organismos punzantes como los colmillos de víbora, las espinas de las rayas y los ovipositores de avispas parasitos.
“Si conocemos la morfología o la forma del daño creado por una herramienta de perforación, podemos usar este modelo para predecir cuánta energía se gastó durante un escenario de perforación”, dijo Zhang. “O podemos predecir diferentes aspectos de la propiedad del material, por ejemplo, cómo se fracturará, lo que será útil tanto en ingeniería como en aplicaciones biológicas”.