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MUNDO ANIMAL. El escarabajo acorazado, dotado de exoesqueleto, es casi irrompible

 

Los élitros resistentes al aplastamiento (alas delanteras exoesqueletales endurecidas) protegen al diabólico escarabajo acorazado contra los golpes penetrantes y aplastantes de los depredadores.
(Imagen: © David Kisalius)


Los escarabajos acorazados son casi irrompibles: puedes golpearlos, pisotearlos o atropellarlos con un automóvil, y correrán sin ser aplastados. Aves, lagartos y roedores intentan con frecuencia comérselo, pero rara vez lo consiguen. Si lo atropella un carro, la criatura sigue viva. Y aquí radica lo sorprendente de su naturaleza.

Ahora, los científicos saben por qué las cajas de las alas exteriores de estos escarabajos, conocidas como élitros, son tan resistentes: están formadas por una serie de piezas de rompecabezas que se entrelazan sin problemas; la geometría y la estructura interna de este diseño de "rompecabezas" aumentan la fuerza de la armadura del escarabajo. 

Esa es su adaptación: no puede volar, así que simplemente se queda quieto y deja que su armadura especialmente diseñada cumpla su función hasta que el depredador se rinda

Los escarabajos acorazados ( Phloeodes diabolicus ) miden alrededor de 15 a 25 milímetros de largo y se encuentran en hábitats de bosques en el oeste de América del Norte, donde viven debajo de la corteza de los árboles. Aunque sus antepasados ​​podían volar, los escarabajos acorazados perdieron sus capacidades de vuelo hace mucho tiempo y sus élitros se fusionan, formando un escudo resistente al aplastamiento. 

a , Imagen del DIB (escarabajo acorazado). Barra de escala, 5 mm. b , Imagen de un pasador de acero doblado por élitros del DIB. Barra de escala, 5 mm. c , Curvas representativas de fuerza versus desplazamiento para escarabajos probados bajo compresión. Recuadro, diagramas de caja que muestran la desviación estándar y media de la carga máxima normalizada (fuerza / peso del escarabajo); número de especímenes N  = 5. Escarabajos adicionales ensayados en compresión (de arriba a abajo): E. grandicollis , A. verrucosus y C. muricata . Barras de escala, 5 mm. d - f , Micrografías ópticas de una sección transversal de DIB ( d ), que indican las regiones arquitectónicas interfaciales de interés: suturas mediales (e ) y soportes laterales ( f ). g , Micrografía óptica de corte transversal de sutura de un escarabajo volador japonés, Trypoxylus dichotomus . Recuadro, élitros de T. dichotomus . Barra de escala, 10 mm.


Los entomólogos están muy familiarizados con la dureza de estas barreras. Los esfuerzos para fijar especímenes de escarabajos acorazados para montarlos, exhibirlos y almacenarlos frecuentemente terminan con un insecto sin perforar y una pila de alfileres de acero doblados, según un nuevo estudio, publicado en la revista Nature .

Ejemplar de escarabajo acorazado


Los investigadores realizaron pruebas de compresión en los escarabajos para ver cuánta fuerza podían soportar esos escudos antes de romperse. Descubrieron que los escarabajos de "hierro" podían resistir fuerzas continuas de hasta 149 newton, o 15 kilogramos. Esto es aproximadamente 39.000 veces el peso corporal de los escarabajos y más del doble de la fuerza que pueden soportar otras especies de escarabajos terrestres, según el estudio.

EXOESQUELETO ARMADO


Una sección transversal de un diabólico escarabajo acorazado revela capas de soporte lateral dentro de su exoesqueleto. (Crédito de la imagen: David Kisalius)

El análisis microscópico de las secciones transversales del exoesqueleto mostró estructuras de soporte lateral que hicieron que algunas partes de los élitros fueran más rígidas que otras, para distribuir el peso uniformemente sobre la espalda del escarabajo y proteger sus órganos. Y más refuerzo vino de la costura donde los élitros se fusionaron. 

El acorazado es un escarabajo terrestre, por lo que no es liviano y rápido, pero está construido más como un pequeño tanque

En los parientes voladores del escarabajo acorazado, los élitros se unen en "un diseño de lengüeta y ranura", lo que les permite abrir, cerrar y liberar suavemente las alas inferiores para volar, informaron los investigadores. Pero en los escarabajos acorazados, los élitros fusionados encajan como piezas en un rompecabezas a lo largo del abdomen del insecto. Las partes que sobresalen de estas piezas entrelazadas, llamadas cuchillas, también distribuyen la tensión a través del exoesqueleto, evitando que se agriete.

En su hábitat desértico en el suroeste de Estados Unidos, el escarabajo acorazado se puede encontrar debajo de las rocas y en los árboles, apretado entre la corteza y el tronco, otra razón por la que necesita tener un exterior duradero.

Los científicos también detectaron microestructuras en capas en secciones transversales de las cuchillas que desviaron aún más el estrés de las partes más vulnerables, protegiendo los estrechos "cuellos" de las piezas del rompecabezas entrelazadas de las fracturas y haciendo que las piezas se unieran de manera más segura.

Ejemplares de Phloeodes diabolicus o escarabajos acorazados.WIKIMEDIA COMMONS


Revelar la arquitectura biológica que hace que los exoesqueletos de escarabajos acorazados sean casi irrompibles podría ayudar a los ingenieros a diseñar estructuras que sean más resistentes a los impactos, y los investigadores pusieron esto a prueba con sus propios diseños impresos en 3D.


Fuente: Nature, https://www.nature.com/articles/s41586-020-2813-8

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