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Vista ampliada de los primeros engranajes biológicos conocidos presentes en las patas traseras del issus, un insecto saltador que acelera rápidamente. La imagen fue hecha usando un microscopio electrónico. (c) Malcolm Madrigueras

El Issus coleoptratus o issus para abreviar es un pequeño insecto saltador que puede saltar a velocidades y longitudes tremendas en comparación con su pequeño tamaño. En realidad, es una de las criaturas de aceleración más rápida conocidas por los biólogos, capaz de acelerar a casi 400 gsa, más de 20 veces lo que un cuerpo humano puede soportar. Para lograr esta hazaña fascinante, el issus realiza una patada perfectamente sincronizada con sus patas traseras para impulsarlo hacia adelante a velocidades deslumbrantes, y este momento perfecto es posible gracias a un par minúsculo de estructuras similares a dientes entrelazados. El parecido con un engranaje mecánico hecho por el hombre es sorprendente y, como informaron recientemente dos investigadores del Reino Unido en un artículo publicado en la revista Science , su principio de funcionamiento también es similar.

Issus coleoptratus

El engranaje involuto, el precursor de prácticamente todos los tipos de engranajes actuales, fue introducido por primera vez por el matemático suizo Leonhard Euler en el siglo XVIII. La naturaleza, sin embargo, se nos adelantó hace mucho tiempo a juzgar por los engranajes biológicos que luce el problema. El insecto esperanzador de tres milímetros usa estos engranajes para unir sus patas traseras, lo que permite que ambos apéndices giren en el mismo instante exacto, lo que hace que las diminutas criaturas salten hacia adelante.

En Issus , el esqueleto se usa para resolver un problema complejo que el cerebro y el sistema nervioso no pueden, dijo Malcolm Burrows en un comunicado de prensa.

Esto enfatiza la importancia de considerar las propiedades del esqueleto en cómo se produce el movimiento.

Por lo general, pensamos en los engranajes como algo que vemos en la maquinaria diseñada por humanos, pero descubrimos que eso es solo porque no buscamos lo suficiente, agregó el coautor Gregory Sutton, ahora en la Universidad de Bristol.

Estos engranajes no están diseñados; son evolucionados que representan maquinaria de alta velocidad y precisión desarrollada para la sincronización en el mundo animal.

(c) Malcolm Madrigueras

De hecho, alta precisión: cada engranaje presenta entre 10 y 12 dientes cónicos, cada diente tiene aproximadamente 80 micrómetros de ancho, lo que ayuda a engranar los dos engranajes perfectamente. Bastante fascinante, cada diente de engranaje tiene curvas fileteadas en la base, una característica de diseño incorporada en todos los engranajes modernos, ya que reduce el desgaste. Los engranajes no son exactamente como cualquier tipo de engranaje mecánico hecho por humanos, están hechos para alta precisión y velocidad en una dirección, dice Sutton. Es un prototipo de un nuevo tipo de equipo.

El engranaje es definitivamente una solución elegante encontrada por la naturaleza para ayudar al issus a lograr sus saltos rápidos y acelerados. En realidad, el issus engrana sus engranajes antes de que ocurran los saltos, ¡bloqueándolos en menos de 30 milisegundos (1/300,000 segundos)! Sin embargo, lo realmente misterioso del problema es que estos engranajes solo están presentes en individuos adolescentes. Durante sus etapas de desarrollo, el issus muda alrededor de media docena de veces, haciendo cambios y ajustes en su exoesqueleto cada vez que incluye engranajes, que crecen más y más con el propio issus. Sin embargo, cuando llega a la edad adulta, el problema pierde sus engranajes. Los investigadores tienen una posible explicación para esto. Si uno de los dientes del engranaje se rompe, afectará severamente los saltos issus, indispensables para su supervivencia frente a los depredadores. Un adolescente puede darse el lujo de tener uno o más de sus dientes de engranaje para romperse, ya que los reemplaza cada vez que se moldea. Sin embargo, el adulto deja de moldearse, por lo que es ineficaz que mantenga los engranajes, ¡es demasiado arriesgado! Al igual que si a su automóvil le falta un diente a un tren de engranajes. Cada vez que llegas a ese diente faltante, el tren de engranajes se sacude, dice Sutton.