Un nuevo estudio describe una hazaña increíble de proyectil de orina descubierta en un insecto conocido por su rápida entrega de desechos.
El pequeño francotirador con las alas de vidrio (Homalodisca vitripennis) es capaz de orinar a una velocidad impresionante para sus 12 milímetros (media pulgada) de cuerpo, liberando una gotita de líquido a velocidades de unos 30 centímetros por segundo.
Sobre la base de un análisis detallado que involucra modelos informáticos y experimentos físicos, los científicos creen que la forma inusual en que estos insectos orinan les ayuda a conservar la pequeña y preciosa energía que absorben de los fluidos vegetales pobres en nutrientes de los que se alimentan.
La investigación fue iniciada por las observaciones hechas por Saad Bhamla, un ingeniero biomolecular del Instituto de Tecnología de Georgia en los EE. UU., quien notó el comportamiento del tirador al orinar en su patio trasero.
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Los insectos excretan diminutas gotas de pis por sus extremos traseros, disparándolas a gran velocidad con la ayuda de un apéndice con forma de estilete que funciona como una catapulta.
«Se sabe poco sobre la dinámica de los fluidos excretores, a pesar de su impacto en la morfología, la energía y el comportamiento de los animales». dice Bhamla.
«Queríamos ver si este pequeño insecto había ideado alguna innovación inteligente de ingeniería o física para orinar de esa manera».
Usando cámaras de alta velocidad y técnicas de microscopía, Bhamla y sus colegas observaron más de cerca este Parpadea y te lo perderás, orinar como una catapulta. El lápiz óptico funciona un poco como la aleta de una máquina de pinball, acelerando las gotas de orina en más de 40G (10 veces más que los autos deportivos de alta gama).
Fue cuando compararon la velocidad del toque del bolígrafo con la velocidad de las gotas que los científicos notaron evidencia de superimpulsión. Las gotas pueden viajar a velocidades 1,4 veces más rápidas que el bolígrafo, lo que implica una fuente adicional de energía.
Los científicos determinaron que el lápiz óptico comprimía las gotas de líquido antes de liberarlas, almacenando energía en la tensión superficial y la elasticidad entre las moléculas de las gotas. En el momento adecuado, el lanzamiento puede hacer que la orina vuele a gran velocidad.
«Nos dimos cuenta de que este insecto había desarrollado efectivamente un resorte y una palanca como una catapulta, y que podía usar estas herramientas para lanzar gotas de orina repetidamente a altas aceleraciones», dijo. dice Elio Challita, estudiante de ingeniería biomolecular también en el Instituto de Tecnología de Georgia.
La pregunta final era por qué los francotiradores evolucionaron de la forma en que lo hicieron. A través de un análisis de la morfología de los chicharrones, el intestino posterior y la dinámica de fluidos de la savia del xilema dentro de ellos, los científicos creen que este método de eficiencia energética permite a los insectos expulsar cantidades relativamente grandes de líquido con mayor facilidad.
Con un 95 % de agua, la savia del xilema contiene pocos nutrientes, por lo que los francotiradores necesitan beber grandes volúmenes (hasta 300 veces su peso corporal por día) para obtener suficiente energía para sobrevivir. Mientras que otros insectos usan chorros de orina para deshacerse de los desechos acuosos que generan, este no es el caso. H. vitripennis – sus pequeños cuerpos necesitan un método de expulsión menos exigente.
Además, los investigadores creen que la forma en que los francotiradores lanzan gotas a grandes distancias también puede ayudarlos a evadir la detección de los depredadores, que pueden ser atraídos por señales químicas en la orina.
El equipo comparar tratar de lanzar «un globo de jarabe de arce del tamaño de una pelota de playa» de una mano humana, no es tarea fácil. Es una mirada fascinante a cómo evolucionaron estos insectos para orinar de la manera más eficiente y efectiva posible.
Es la primera vez que este tipo de superimpulsión se ve en un animal vivo. Eventualmente, estos hallazgos podrían ayudarnos a descubrir mejores formas de expulsar el agua de dispositivos de bajo consumo como los relojes inteligentes, dicen los investigadores.
“Este trabajo refuerza la idea de que la ciencia impulsada por la curiosidad es valiosa”, dice Challita.
«Y el hecho de que hayamos descubierto algo tan interesante, la superpulsión de gotas en un sistema biológico y hazañas heroicas de la física que tienen aplicaciones en otros campos, lo hace aún más fascinante».
La investigación fue publicada en Comunicaciones de la naturaleza.
