Las escamas de la boa de arena de Kenia minimizan el daño abrasivo al exhibir un gradiente de dureza y elasticidad.
Introducción
La vida es literalmente dura para la boa de arena de Kenia (Erix colubrinus, aveces llamado Gongylophis colubrinus), que vive en lugares áridos y arenosos del norte y este de África. No sólo se desliza sobre superficies parecidas a papel de lija para ir de un lugar a otro, sino que también se cubre con granos gruesos de arena que le sirven de camuflaje mientras espera que llegue comida para caminar, saltar o gatear. Como resultado, la piel exterior escamosa que cubre su cuerpo está expuesta a enormes cantidades de abrasión. ¿Cómo evita la boa de arena que se desgaste literalmente por completo por el sustrato áspero en el que se cubre, y al mismo tiempo se mantiene lo suficientemente flexible como para moverse suavemente y permanecer en estrecho contacto entre sí y con superficies irregulares? La respuesta está en la naturaleza de la propia piel, que utiliza una combinación de materiales para dar diferentes cualidades deseables a diferentes partes de la escala.
Las escamas de la superficie inferior de una boa de arena de Kenia rozan constantemente la arena y otras superficies rugosas, lo que crea la necesidad de resistencia a la abrasión.
La estrategia
La piel del vientre de una serpiente tiene una capa exterior de escamas que toca la arena y otras escamas. También tiene una capa de incrustaciones interior, que subyace a la capa de incrustaciones exterior y no entra en contacto directo con el mundo exterior.
La capa de escala exterior consta de seis capas principales. Las capas del lado que entra en contacto con el mundo exterior (la capa beta) contienen beta-queratina, una molécula que también forma los picos y las garras de las aves, y es relativamente dura e inflexible. Las capas del lado que mira a la escama interna (la capa alfa) contienen alfa-queratina, que se encuentra en estructuras como las uñas y el cabello humanos, y es más suave y flexible.
Tanto la dureza como la flexibilidad varían a lo largo de la sección transversal, siendo la superficie exterior más dura y menos flexible y la superficie interior más suave y flexible. Para la piel de serpiente, esto significa la capacidad de ser extra resistente a los arañazos, pero también tener la flexibilidad necesaria para ajustar sutilmente la forma de la piel a una superficie rugosa y así distribuir la tensión y reducir la probabilidad de agrietamiento. El resultado es una estructura lo suficientemente resistente como para resistir la arena, pero lo suficientemente flexible como para permitir el movimiento y evitar grietas.
El resultado es una estructura lo suficientemente resistente como para resistir la arena, pero lo suficientemente flexible como para permitir el movimiento y evitar grietas.
Las posibilidades
La estrategia de combinar dureza y flexibilidad en una configuración en capas que proporcione resistencia donde sea necesario pero también flexibilidad podría ser útil para diseñar dispositivos médicos, neumáticos, telas y más duraderos pero flexibles. Las sustancias y configuraciones que minimizan la destrucción debida a la fricción pueden informar el diseño de piezas móviles en vehículos y otras maquinarias, textiles y bordes cortantes como los de cuchillos y licuadoras. Además, la estrategia de "lo mejor de ambos mundos" de la boa de arena de Kenia ofrece una perspectiva más amplia. Lección: Al diseñar para optimizar entre dos necesidades en competencia, es aconsejable recordar que la mejor solución puede no ser un óptimo único, sino diferentes óptimos personalizados para la ubicación y la función dentro del sistema más grande.
