Podrías completar la cobertura diaria de una publicación web solo con nuevas maravillas del mundo de la vida. ¿Se esperaría eso dados los supuestos darwinianos? Parece que no. De hecho, cuanto más observan los científicos los organismos que creían haber entendido, más encontraban diseños desconcertantes y previamente no entendidos en niveles cada vez más profundos.

Aquí hay algunos organismos aparentemente cotidianos que han sorprendido a los investigadores con nuevos trucos dignos de asombro.

Caracol rápido

Los caracoles y otros moluscos no son conocidos por ser los animales más rápidos del planeta, pero los caracoles marinos conocidos como caracoles de cono son nuevos récords, según las noticias de U.C. Irvine. Los científicos ya estaban sorprendidos por el poderoso veneno de estas criaturas marinas que cazan peces con arpones. Sabían que estudiar el veneno de ciertos caracoles cono proporcionaba información sobre las causas del dolor, de modo que los compuestos derivados de los animales podrían conducir a nuevos medicamentos contra el dolor.

Resulta que los caracoles de cono también son rápidos como el rayo, no al gatear, sino al cazar con sus arpones.

Usando videografía de alta velocidad, los investigadores determinaron que el arpón radular puede ser impulsado a la presa dentro de los 100 microsegundos, con una aceleración máxima superior a 280,000 m / s2 y una aceleración máxima superior a 400,000 m / s2. Estas velocidades extremas son similares a una bala disparada. [Énfasis añadido.]

El nuevo artículo en Current Biology describe el mecanismo en el caracol Conus catus.

Aquí informamos que el ataque de presa del caracol cónico es uno de los más rápidos en el reino animal. Un mecanismo de enganche celular único evita la liberación del arpón hasta que se acumule suficiente presión y supere las fuerzas del enganche, lo que resulta en una aceleración rápida hacia la presa. El arpón radular se desacelera rápidamente a medida que su base bulbosa llega al final de la trompa, un esqueleto hidrostático distensible extendido hacia la presa, con poca desaceleración durante el empalamiento de la presa. Las velocidades alcanzadas son los movimientos más rápidos de cualquier molusco y exceden las estimaciones anteriores en más de un orden de magnitud.

Uno de los investigadores tenía curiosidad por saber por qué este mecanismo era tan rápido, ya que los peces de los que se aprovechan son dos órdenes de magnitud más lentos que el arpón. Dijo que quería «descubrir ideas sobre cómo evolucionan y cómo su diseño podría inspirar nuevas formas para robots o dispositivos médicos». El segundo objetivo parece digno de ingeniería inteligente. Buena suerte en el primer objetivo. Mira este caracol en acción, si te atreves:

Dientes de león de larga distancia

En publicaciones atrás, informamos sobre un nuevo descubrimiento sobre los dientes de león. Cada pequeña semilla emplumada, llamada papus o vilano, crea un vórtice con su penacho que en realidad levanta la semilla al aire. El mecanismo permite que la semilla permanezca en el aire mucho más tiempo de lo que lo haría de otra manera.

Ahora, otro estudio realizado por investigadores franceses muestra que la disposición de los mechones en el pappus está optimizada para la distancia de elevación y vuelo. Crearon un modelo utilizando ecuaciones de dinámica de fluidos. El modelo retrataba varillas dispuestas como radios en una rueda de bicicleta, para ver cuántos radios funcionaban mejor cuando el aire fluía a través de ellos. Phys.org dice:

Los investigadores informan que sus modelos mostraron los mismos tipos de vórtices que los investigadores con el esfuerzo previo habían visto de primera mano. Luego corrieron los modelos usando diferentes números de barras. Descubrieron que el número óptimo era 100, que coincidía con el número encontrado en un pappus real. En este número, el pappus era más estable mientras flotaba: con más barras, el vuelo se volvió inestable; Con menos barras, la distancia de vuelo se redujo. Sugieren que sus hallazgos podrían usarse para diseñar paracaídas más livianos.

Camarones linterna

El camarón mantis ya es un campeón del diseño biomimético. Los científicos se han maravillado de su garra impactante, sus ojos que pueden percibir la luz polarizada circularmente y sus 16 canales de color en la percepción de la visión. Ahora, una especie de camarón mantis ha agregado otra curiosidad a su bolsa de trucos: sus larvas tienen linternas en sus ojos. El artículo en Current Biology dice: «Los filtros reflectantes en las larvas de camarones mantis reflejan y transmiten luz simultáneamente«. Los investigadores creen que esto ayuda a los camarones a detectar objetivos bioluminiscentes.

Un video al comienzo del documento de acceso abierto explica cómo funcionan los ojos de estas larvas. Suena como una descripción de una invención óptica de alta tecnología. El «reflector estructural intrarhabdomal (ISR)» es una «estructura en forma de barril de cuatro partes», dice el narrador. Contiene «cientos de pequeñas unidades redondas llamadas vesículas, cada una de aproximadamente 152 nanómetros de diámetro, que es el tamaño perfecto para interactuar con longitudes de onda de luz visible».

Es un caso curioso de biomimética inversa, según indican los investigadores de la Universidad de Minnesota:

Un equipo de investigación dirigido por la Universidad de Minnesota descubrió recientemente una nueva forma en que los animales pueden modificar su visión. Las estructuras similares a cristales en los fotorreceptores del camarón mantis larval reflejan y transmiten luz simultáneamente sobre las células sensibles a la luz. Esta estructura recién descrita se asemeja a cómo funciona un dispositivo óptico hecho por el hombre, conocido como Fiber Bragg Grating. Fiber Bragg Grating es un filtro comúnmente utilizado en sensores que monitorean condiciones extremas para una variedad de industrias.

«La naturaleza a menudo inspira diseño e invención humana«, dijo Kathryn Feller, Ph.D., autora principal del estudio e investigadora en la Facultad de Ciencias Biológicas de la Universidad de Minnesota. “En este caso, los humanos inventaron algo antes de saber que existía un análogo natural. La estructura descubierta en el camarón mantis ofrece una forma diferente de construir un dispositivo óptico útil».

Los científicos estaban desconcertados por qué solo una de las 17 familias de camarones mantis posee esta característica. «La gran pregunta es qué nos puede decir este nuevo sistema visual larvario sobre la evolución de la visión del color del camarón mantis adulto, que es la más compleja del planeta», dijo un investigador. Buena suerte con esa gran pregunta, también.

Ingenieros Hidraulicos Ecologicos

Complete la frase: «Ocupado como una…»

Metáforas de la laboriosidad, los castores finalmente obtienen el respeto que se merecen. En Estados Unidos, casi fueron eliminados a principios del siglo XIX para satisfacer la vanidad de los hombres europeos por sus elegantes sombreros. En Inglaterra, fueron diezmados porque se los consideraba una molestia, dejando árboles caídos a su paso. Pero uno solo puede admirar la capacidad de estos grandes roedores de talar árboles con sus dientes, arrastrar extremidades pesadas a los arroyos para construir grandes represas y crear casas seguras en parte bajo el agua para criar a sus crías.

Los investigadores de la Universidad de Stirling están aumentando su aprecio por los castores y quieren que se reintroduzcan en Inglaterra. Lo llaman la «clave para resolver la crisis de biodiversidad de agua dulce». Los castores no solo trabajan para sí mismos. Trabajan para toda la comunidad.

Los castores son uno de los únicos animales que pueden diseñar profundamente el entorno en el que viven, utilizando palos para construir presas a través de pequeños ríos, detrás de los cuales se forman los estanques. Los castores hacen esto para elevar los niveles de agua para evitar depredadores, como lobos y osos: sin embargo, muchas otras plantas y animales también se benefician de su trabajo.

Comparando 20 humedales en Suecia, la mitad de ellos sin castores presentes, los investigadores encontraron una diversidad de animales y plantas mucho más rica en los entornos diseñados por los castores. Todos, desde pequeños escarabajos hasta grandes mamíferos, se beneficiaron de los humedales creados por los castores.

Esta investigación sigue el estudio del equipo de 2018 que encontró que 33 por ciento más de especies de plantas y 26 por ciento más de escarabajos vivían en humedales creados por castores, en comparación con los que no. Otro estudio anterior, de 2017, mostró que, durante un período de 12 años, la riqueza de las plantas locales en un humedal de Tayside aumentó en un 46 por ciento después de la introducción de los castores. Crearon 195 metros de presas, 500 metros de canales y una hectárea de estanques.

Plantas de desalinización

Mezcle también algunos nenúfares en esos estanques de castores. Las superficies no humectables de sus hojas han inspirado materiales superhidrófobos en estudios previos. Ahora, un equipo que publica en Science Advances se inspiró en los nenúfares para concebir una nueva forma de obtener agua dulce del agua salada. Los diseños anteriores suelen obstruir los mecanismos con salmuera. ¿Cómo mantiene el humilde lirio de agua sus hojas tan prístinas?

El lirio de agua naturalmente (Fig. 1A) tiene un elegante sistema de transpiración con varias características. Primero, la epidermis superior absorbe la luz solar y proporciona estomas para el escape de vapor de agua. Su conocida superficie hidrófoba tiene propiedades de autolimpieza. En segundo lugar, el lirio de agua puede flotar naturalmente en la superficie del agua debido a la existencia de lagunas (cámara de aire) en el fondo de la hoja. En tercer lugar, existe una ruta de agua confinada provista por haces vasculares para bombear agua y luego extenderla a la gran superficie del lirio de agua. Aprovechando estas características, proponemos una estructura jerárquica inspirada en lirios de agua (EJL), que puede realizar una evaporación solar estable y altamente eficiente en salmueras / aguas residuales de alta salinidad hasta que se obtenga la separación completa de agua y soluto.

En biología, el diseño inteligente es un regalo que sigue dando. Al abordar el funcionamiento de las plantas y los animales con el diseño en mente, los científicos siguen encontrando nuevas capas de asombro detrás de las primeras impresiones que los inspiraron. Estos breves ejemplos de caracoles cónicos, dientes de león, camarones mantis, castores y lirios de agua prometen que los biólogos e ingenieros nunca se quedarán sin ideas inteligentes para imitar en los millones de especies que habitan nuestro planeta.

Foto: Un caparazón de Conus catus parece bastante inofensivo, pero no se deje engañar, especialmente si es un pez, por Philippe Bourjon a través de Wikimedia Commons.

Artículo publicado originalmente en Evolution News