El secreto estructural de la fuerte mordedura de algunos insectos

¿Se ha preguntado alguna vez cómo pueden los animales muy pequeños cortar, perforar o picar tan fácilmente, incluso a grandes animales como nosotros, pese a que su fuerza física es ínfima en comparación con la nuestra? Una nueva investigación realizada en hormigas revela que las criaturas diminutas tienen en las estructuras que usan para cortar y demás una configuración de átomos que sería la envidia de cualquier fabricante de armas blancas.

Este estudio reciente ha revelado la solución de la naturaleza que permite cortar y pinchar con relativa facilidad pese a disponer solo de una masa y una fuerza total ínfimas. Lo descubierto en la investigación muestra por primera vez cómo se organizan los átomos individuales de zinc para maximizar la eficacia del corte y mantener el filo de estas armas o herramientas animales diminutas exquisitamente “diseñadas” por la evolución.

El estudio lo ha realizado un equipo que incluye, entre otros, a Robert Schofield, de la Universidad de Oregón, así como a Xiaoyue Wang y Arun Devaraj, ambos del Laboratorio Nacional del Pacífico Noroeste (PNNL), en Estados Unidos las dos instituciones.

Los dientes de las hormigas son estructuras especializadas que se fijan fuera de la boca y están hechas de una red de material que une fuertemente átomos individuales de zinc. El efecto total es una mandíbula cuyo zinc aporta más del 8 por ciento del peso total del diente.

Utilizando una técnica especial de observación microscópica, el equipo de investigación ha registrado por vez primera la distribución a nanoescala de los átomos de zinc en el diente de la hormiga.

Gracias a los átomos de zinc incrustados en las mandíbulas de las hormigas, estas estructuras anatómicas son capaces de causar daños mucho mayores en aquello que muerden, en comparación con lo que pueden hacer los dientes convencionales como por ejemplo los del ser humano. (Foto: Robert Schofield / University of Oregon)

Los autores del estudio pudieron comprobar que el zinc está distribuido de manera uniforme en el diente, lo que fue una sorpresa. Ellos creían que el zinc estaría concentrado en nanomódulos.

El equipo de investigación estimó que, al ser más afilados, estos biomateriales hacen posible que los animales utilicen un 60 por ciento o incluso menos de la fuerza que tendrían que emplear si estas estructuras estuvieran hechas de materiales similares a los de los dientes humanos. Al requerir menos fuerza, les basta una menor potencia muscular.

El estudio se titula “The homogenous alternative to biomineralization: Zn- and Mn-rich materials enable sharp organismal ‘tools’ that reduce force requirements”. Y se ha publicado en la revista académica Scientific Reports. (Fuente: NCYT de Amazings)