La rueda dentada, inventada primero por los insectos

Una especie común en Europa utiliza unos engranajes muy parecidos a los de una bicicleta para sincronizar sus patas y ayudarles a impulsar el salto

La rueda dentada, inventada primero por los insectos M. Burrows

abc.es

12/09/2013
Actualizado a las 21:22h.

En muchas ocasiones, los científicos se fijan en la naturaleza en busca de inspiración para sus inventos, imitando el vuelo de una mosca para crear robots voladores, por ejemplo. Pero otras veces, resulta que lo que creíamos una invención humana ya había sido desarrollado por la evolución natural hace mucho tiempo. El último ejemplo es el engranaje o las ruedas dentadas , el mecanismo utilizado para transmitir potencia de un componente a otro dentro de una máquina. Existe un género de insectos, los Issus , comunes en los jardines europeos donde brincan de planta en planta, que, cuando aún son juveniles, tienen unas articulaciones en sus patas traseras con unas curvas dentadas que se entremezclan entre sí y giran igual que los engranajes mecánicos. Esto permite al animal tener las patas sincronizadas cuando salta.

Los autores del estudio, de la Universidad de Cambridge, dicen en la revista Science que esta es la «primera observación de una transmisión mecánica en una estructura biológica». Según explican, descubrieron estos engranajes naturales gracias a análisis anatómicos y a la captura en vídeo de alta velocidad de los movimientos de los Issus. Al parecer, esos engranajes son parecidos a los que tienen las bicicletas o los coches , y algunas de sus características son idénticas a las fabricadas por el hombre.

La unión de los dientes en las patas traseras garantiza la sincronicidad casi completa del movimiento, de forma que una pata no tarda en seguir a la otra más de 30 microsegundos . Esto es crítico para los saltos de gran alcance, que son la forma fundamental en la que el insecto se transporta. Si no existiera esa sincronización, el Issus acabaría fuera de control.

«Esta sincronización precisa sería imposible de lograr a través del sistema nervioso. A los impulsos neuronales les llevaría demasiado tiempo la coordinación extraordinariamente ajustada requerida», afirma el autor principal, Malcolm Burrows, del Departamento de Zoología de Cambridge. «En los Issus, el esqueleto se utiliza para resolver un problema complejo que el cerebro y el sistema nervioso no pueden», dice Burrows. «Solemos pensar en los engranajes como algo que vemos en la maquinaria diseñada por el ser humano, pero hemos encontrado que eso es solo porque no buscábamos lo suficiente», añade el coautor de la investigación, Gregory Sutton, ahora en la Universidad de Bristol.

Solo en las ninfas

Curiosamente, estos engranajes sólo se encuentran en los insectos juveniles o ninfas, y se pierden al final de la transición a la edad adulta. Estas transiciones, llamadas «mudas», se producen cuando los animales pierden su piel rígida en puntos clave de su desarrollo con el fin de crecer.

Todavía no se sabe por qué el Issus pierde sus engranajes traseros al llegar la edad adulta. Los científicos creen que el problema es que si un diente se rompe, la eficacia del mecanismo se estropea por completo. Mientras las ninfas pueden reparar su engranajes rotos en la próxima muda, cualquier daño en la edad adulta es permanente.

Cada tira de engranajes en el Issus juvenil tiene alrededor de 400 micrómetros de largo y entre 10 y 12 dientes, con ambos lados de la rueda dentada en cada pata que contiene el mismo número. A diferencia de los engranajes fabricados por el hombre, cada diente es asimétrico y curvado hacia el punto en el que los engranajes se enclavan. Los mecánicos están hechos de forma simétrica para trabajar en ambas direcciones de rotación, mientras que los engranajes del Issus sólo están impulsando una manera de poner en marcha al animal hacia adelante.