Philip Anderson / The Conversation
Profesor asociado de Biología y Biomecánica, Universidad de Illinois Urbana-Champaign
La mayoría de la gente probablemente no piensa en la complejidad de la naturaleza cuando les pica una abeja o se pinchan el dedo con una rosa. Probablemente solo piensan: «¡Ay, eso duele!».
Sin embargo, incluso a este nivel de interacción, es evidente que no todos los elementos de la naturaleza que nos pinchan son iguales. La espina de una rosa puede provocar sangrado, mientras que la picadura de una abeja puede dejar una erupción con picazón.
El acto de perforar —clavar algo con una herramienta afilada— está increíblemente extendido en la naturaleza . Ejemplos de herramientas de perforación se encuentran por doquier: en mamíferos, serpientes, aves, peces, insectos, caracoles, medusas, plantas, hongos, bacterias e incluso virus. Su proliferación plantea una contradicción: si todas estas herramientas de perforación hacen esencialmente lo mismo —clavar—, ¿por qué tienen un aspecto, y a veces se comportan, tan diferentes?
Es esta contradicción la que ha despertado mi curiosidad como científico que estudia la biomecánica , un campo que utiliza la física para comprender la diversidad biológica. Durante los últimos 10 años , mis compañeros de laboratorio y yo hemos examinado la física de la perforación en un intento por comprender la amplia diversidad de herramientas de perforación que aparecen en el mundo natural.
En un artículo reciente, examinamos 143 especies y encontramos una relación maravillosamente compleja entre la forma de una herramienta de perforación y el uso que se le da.
La herramienta adecuada para el trabajo.
Las herramientas de perforación se utilizan para una variedad de trabajos diferentes, y esos trabajos a menudo determinan cómo evoluciona la herramienta de perforación.No te dejes engañar. Comprende los problemas con la ayuda de expertos.
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Por ejemplo, las víboras usan sus colmillos para inyectar veneno a su presa. Esta inyección se produce durante el ataque, en el que la serpiente necesita perforar, inyectar y luego extraer el diente y la cabeza . Como era de esperar, los colmillos evolucionaron para ser lisos, de modo que puedan extraerse fácilmente de la presa tras la perforación y la inyección.
No todas las herramientas de perforación se dejan extraer fácilmente.
El cholla saltarín es un cactus que se reproduce mediante clones. Cuando los animales rozan el cactus, una parte de este se adhiere a ellos, se desprende de la planta principal y viaja con ellos. Finalmente, el cactus polizón se desprende y se convierte en un nuevo individuo. La razón por la que el cholla viaja tan bien es que sus espinas están cubiertas de púas orientadas hacia atrás que aseguran que se claven en la piel de su huésped.
Incluso dentro de un grupo de animales aparentemente emparentados, pueden existir diferencias importantes.
En un comportamiento digno de una película de terror, las avispas parasitoides inyectan sus huevos en otros animales, donde eclosionan y consumen al huésped. Sin embargo, los huéspedes de estos parásitos pueden vivir en una gran variedad de lugares, como higos , hojas o incluso en madera podrida. Como resultado, las distintas avispas parasitoides han desarrollado una amplia gama de formas y tamaños de aguijones para adaptarse a esta diversidad de presas.
Por ejemplo, las avispas que atacan a huéspedes que se esconden en materiales como frutas o madera podrida tienen aguijones particularmente largos. Estos largos aguijones pueden dirigirse a través del material para encontrar al huésped escondido.
Compañeros de cama insólitos
Si la evolución impulsa a las herramientas de perforación hacia ciertas formas para realizar tareas específicas, ¿qué sucede si las herramientas de un animal y una planta cumplen esencialmente la misma función? En estos casos, la evolución puede dar lugar a sorprendentes similitudes.
Tomemos como ejemplo el cactus cholla saltarín mencionado anteriormente. Sus espinas orientadas hacia atrás se asemejan a tejas superpuestas en un tejado. Este mismo patrón de espinas se ha encontrado en las púas de los puercoespines .
Aunque estas herramientas están hechas de materiales muy diferentes, una es de origen vegetal y la otra animal, han convergido en una forma similar porque ambas necesitan clavarse en aquello que están perforando.
Como otro ejemplo, aquí va una adivinanza: ¿Cuándo se parece un caracol a un tiburón? Cuando usa su dardo de amor.
Muchos caracoles terrestres poseen órganos genitales masculinos y femeninos. Durante el apareamiento, estos caracoles intercambian esperma y se apuñalan repetidamente con una estructura llamada dardo de amor . Estos dardos están recubiertos de una sustancia que, según se cree, aumenta la probabilidad de que la pareja acepte el esperma.
Aunque los científicos aún están analizando los detalles, parece que algunos de estos dardos tienen una forma plana y triangular , posiblemente para permitirles penetrar más profundamente y crear aberturas más amplias para que la sustancia se infiltre. Estos dardos tienen una forma muy similar a la de un diente de tiburón, otra herramienta de perforación utilizada para crear aberturas profundas y anchas al morder a sus presas.
La naturaleza es compleja
Estos ejemplos son solo la punta del iceberg en lo que respecta a la forma y diversidad de las herramientas de perforación.
Sin embargo, en medio de esta vasta diversidad, basta con comprender la física subyacente al uso de estas herramientas para encontrar puntos en común. Este es el poder de los campos interdisciplinarios, como la biomecánica, que permiten a los científicos hallar conexiones y patrones entre elementos aparentemente dispares.
Así que la próxima vez que te pique un mosquito o pises un erizo de mar, tómate un momento para maravillarte con la complejidad de las herramientas de perforación de la naturaleza… justo después de maldecir a lo que te apuñaló.