Las alas de los escarabajos se pliegan varias veces sin desgaste ni fatiga al tener resilina en las articulaciones clave.
Introducción
A diferencia de otros insectos como las abejas o las mariposas, los escarabajos no pueden simplemente mantener sus alas extendidas y listas. Su actividad terrestre, excavando túneles bajo tierra o debajo de la hojarasca, se ha facilitado doblando sus alas traseras debajo de las anteriores, que han sido engrosadas y endurecidas hasta formar una funda protectora. Las adaptaciones que se han realizado a esas alas plegables son muy prometedoras para un movimiento mecánico eficiente para los humanos.
La estrategia
Las alas de los escarabajos consisten en venas rígidas conectadas por membranas delgadas. Las uniones y pliegues preacondicionados permiten que las alas se doblen y desplieguen consistentemente de manera eficiente. Sorprendentemente, todo esto sucede sin musculatura interna. Los únicos músculos se encuentran en el tórax del escarabajo. Su flexión provoca una distorsión mecánica de la vena principal del ala, lo que inicia la cascada de despliegue preestablecida.
Esta mecánica a su vez es posible gracias a la integración, a lo largo de líneas y puntos donde se produce el plegado, de un elástico llamado resilina. La estructura molecular intrínsecamente desordenada de la resilina confiere sus cualidades de baja rigidez, alta extensibilidad, almacenamiento eficiente de energía, resistencia excepcional y larga vida útil a la fatiga. No sólo permite que el ala se pliegue y despliegue, sino que almacena energía de la resistencia del viento en vuelo y evita daños por desgaste del ala.
Áreas que contienen resilina en las alas del escarabajo del sol, Pachnoda marginada
Sorprendentemente, estas uniones y pliegues no parecen ser más rígidos o blandos que el resto del ala durante el vuelo. A pesar de las intensas presiones de la torsión, el ala se dobla uniformemente y no muestra signos de debilidad en las áreas de alta resilina.
Cuando llega el momento de volver a plegar las alas, nuevamente el trabajo se realiza sin ninguna musculatura interna en el ala. En cambio, las alas vuelven a su lugar mediante movimientos de las placas peludas en la parte posterior del escarabajo (llamadas tergitos abdominales). Este movimiento de barrido empuja las superficies de las alas hacia el centro del cuerpo. Mientras las alas se mueven, la suavidad de las áreas con alto contenido de resilina hace que se doblen en secuencia a lo largo de las áreas predeterminadas.
Si bien todos los escarabajos comparten estas características básicas, el patrón particular de venas y pliegues, la ubicación de la resilina y sus cantidades varían de especie a especie según el tamaño corporal general y otros factores. Si se investiga más a fondo, se puede encontrar inspiración adicional basada en la geometría de diferentes alas.
Las posibilidades
Hoy en día, los investigadores están fabricando diversas sustancias similares a la resilina con fines de diseño humano. De manera similar, al incorporar compuestos elásticos a los materiales de los ensamblajes robóticos y hacer uso de patrones de plegado geométricamente dinámicos, los humanos podrían reducir la cantidad de piezas móviles y la cantidad de materiales necesarios para nuestras aplicaciones. Estas estructuras también podrían reducir significativamente el ruido y la pérdida de energía debido al movimiento desperdiciado, integrando los robots en entornos humanos con mucha más gracia.
