Tres patrones de fibras musculares dentro de los troncos trabajan juntos para brindar la fuerza, el apoyo y la resistencia necesarios para doblarse y girar con extrema agilidad.
Introducción
Bajo el sol abrasador, un elefante africano sumerge su torcida trompa en un pozo de agua y sorbe lodo. Miles de músculos guían su delicada danza mientras sondea todos los sentidos. Lleno de agua turbia, hasta 3 galones (12 litros), se balancea por encima de la cabeza del elefante y se enrosca hacia arriba para que pueda rociarse la espalda con la mezcla refrescante.
En 1706, el cirujano y anatomista escocés Patrick Blair describió la compleja musculatura de la trompa de un elefante y observó patrones intrincados de fibras musculares que permiten un movimiento tan variado. “Y creo que con razón puedo hacer una analogía entre ella y la lengua”, escribió, porque tanto la trompa como la lengua carecen de huesos, lo que permite que estos órganos se contorsionen en casi cualquier dirección.
Los elefantes usan sus trompas flexibles para rociarse lodo para refrescarse, proteger su piel del sol y calmar las picaduras de insectos.
El boceto de Patrick Blair del esqueleto de un elefante ilustra cómo sus trompas carecen de huesos. © Biblioteca de imágenes de la Royal Society, RS.18932
La estrategia
La mayoría de los músculos requieren huesos para sostenerlos y articulaciones para mantener sus movimientos en voladizo. Para levantar el antebrazo de un lado, flexiona el bíceps, lo que hace que el antebrazo gire sobre la articulación del codo.
Los órganos musculares sin huesos ni articulaciones, como la trompa de elefante, la lengua de serpiente y los brazos de pulpo, se denominan hidrostatos musculares. En cambio, se sostienen a sí mismos con una disposición compleja de fibras musculares. La característica más importante de los hidrostatos, y lo que les permite moverse sin huesos, es que el volumen de agua dentro de ellos se mantiene constante. La trompa de un elefante está compuesta casi en su totalidad por agua y músculo (que en sí mismo es principalmente agua). Debido a que este volumen de agua permanece constante, cuando el elefante mueve su trompa en una dirección, automáticamente habrá un cambio compensatorio en otra dirección.
Este boceto muestra ejemplos de fibras musculares longitudinales a lo largo de la parte superior del tronco, así como fibras oblicuas que forman un ángulo desde abajo. Una sección transversal de este tronco también revelaría fibras perpendiculares dispuestas radialmente, pero no son visibles en este boceto. (De la Biblioteca Ernst Mayr y Archivos del Museo de Zoología Comparada, Universidad de Harvard)
Las fibras musculares que controlan estos movimientos están dispuestas en tres patrones: paralelas a la longitud del órgano, perpendiculares a su longitud y envueltas oblicuamente a lo largo como tiras de bastón de caramelo. En la trompa de un elefante, cada patrón de fibra controla acciones específicas o brinda el soporte necesario para preservar su forma general.
Para doblarse, las fibras longitudinales en el exterior de un tronco deben contraerse y acortarse en un lado. Pero para evitar que el tronco se pliegue como una manguera apretada, las fibras perpendiculares que están dispuestas radialmente a lo largo de la sección transversal deben tensarse para resistir la compresión de la flexión.
Cuando se flexionan, estas fibras radiales forman una especie de "articulación" como un anillo sólido alrededor del cual el tronco puede doblarse manteniendo un diámetro constante. Debido a que estas fibras se extienden a lo largo de una trompa, un elefante puede flexionar los músculos del "anillo" en muchos puntos, teniendo efectivamente una articulación móvil que permite doblarse en casi cualquier lugar.
Los elefantes también pueden torcer la trompa porque las fibras oblicuas se enrollan como alrededor de ellos. Si mirara hacia abajo al final de un tronco, algunas hélices se enrollarían hacia la izquierda o hacia la izquierda, mientras que otras serían hacia la derecha. Las diferentes orientaciones de estas fibras permiten a los elefantes torcer la trompa con movimientos hacia la izquierda y hacia la derecha.
Revista Science: Cómo la trompa de un elefante puede ser tan fuerte y tan suave
Las posibilidades
Las trompas de elefante contienen más de 40,000 650 músculos, mientras que los cuerpos humanos completos contienen menos de 770. Las trompas pueden levantar 350 libras (XNUMX kg) y levantar una sola tortilla sin romperla (como se ve en el video de arriba).
El campo de la robótica tiene infinitas aplicaciones para movimientos fuertes y diestros. Ya se han desarrollado robots que imitan la trompa de elefante para sujetar objetos frágiles o servir como “tercera mano” para aplicaciones médicas. A medida que los humanos exploran Marte y otros cuerpos celestes en busca de signos de vida extraterrestre, los rovers equipados con brazos robóticos de elefante podrían ser lo suficientemente fuertes como para despejar las rocas de los caminos, pero lo suficientemente ágiles como para limpiar objetos con cautela en busca de bacterias.
