¿Por qué volar o nadar cuando puedes saltar? Pregúntale a Colémbolo.

Una de las maravillas del mundo natural que pocos han notado.

Hay alrededor de 9.000 especies de rayas, pequeños invertebrados parecidos a pulgas, conocidas en todo el mundo. La mayoría vive en ambientes oscuros y húmedos, pero se pueden encontrar en los siete continentes; algunos incluso migran sobre la nieve. Los artrópodos dieron vueltas alrededor de la tierra, lanzando sus cuerpos al aire, a veces girando 500 veces por segundo, como artistas de circo disparando sus propios cañones. Pero buena suerte para ver su espectáculo de trapecio. la mayoría de los colémbolos son «tan pequeños como un grano de arena», dijo Víctor Ortega Jiménez, investigador de biomecánica de la Universidad de Maine que estudió a las criaturas.

Ahora, una serie de videos en cámara lenta y ampliados de estos saltos de alto octanaje del Dr. Ortega Jiménez y sus colegas. artículo: Publicado el lunes en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences, revela un pequeño elemento de control corporal que es casi elegante. Las imágenes ayudan a explicar en detalle cómo los resortes rebotan en el aire y terminan de pie casi cada vez que aterrizan.

El Dr. Ortega Jiménez dice que el control de los colémbolos proviene en gran medida de su característica más distintiva y misteriosa, el coloforo, un tubo que sobresale de su abdomen. Este tubo interactúa con las fuerzas que rodean al animal de varias formas: arrastre, tensión superficial, gravedad. “Usan agua y aire”, dijo el Dr. Ortega Jiménez.

Los colémbolos no son insectos, aunque durante mucho tiempo han sido clasificados como tales debido a sus seis patas, cuerpo segmentado y antenas. Debido a que sus bocas se retraen dentro de sus cabezas, ahora constituyen la mayoría de otra clase taxonómica, los entognatha.

Taxonómicamente, los colémbolos se llaman Collembola, una etiqueta que les dio el erudito inglés del siglo XIX y principios del XX, John Lubbock. La palabra se deriva de las palabras griegas «pegamento» y «clavo». Lubbock eligió el nombre por el comportamiento que observó después de enrollar la cola sobre sus espaldas y colocar un trozo de vidrio sobre sus estómagos. Los animales alcanzaron el fragmento con los pies, expulsando simultáneamente líquido de las puntas de sus colóforas y empujándolo hacia la superficie. Este líquido, Lubbock escribió«Definitivamente se mantiene mejor».

Posteriormente, otros científicos cuestionaron esta explicación de la función de la coloforina. En el siglo XX, la explicación funcional del coloforo, la única parte del cuerpo del manantial que extrae agua, era como una forma de absorber los nutrientes. Se han propuesto otros usos en el siglo XXI. podría ser un herramienta de autolimpieza o manera de corregir el salto de primavera.

El Dr. Ortega Jiménez, cuya investigación se centra en la locomoción animal, se interesó en los colémbolos cuando los vio saltar cerca de un arroyo. Si bien se creía que los animales solo pueden señalar una dirección y luego balancearse salvajemente por el aire, cuando los artrópodos saltaron de la orilla al agua y de regreso, el Dr. Ortega Jiménez notó que parecían aterrizar justo donde comenzaron. Hacer esto requerirá algo de control a lo largo del salto.

De vuelta en el laboratorio, el Dr. Ortega Jiménez comenzó a filmar los colémbolos en vuelo y diseñó un pequeño túnel de viento para ver cómo se comportaban los animales en diferentes condiciones de aire. Descubrió que la coloforina del colémbolo estaba involucrada en todas las partes del salto.

En vuelo, cuando las libélulas rociaban con agua sus fúrculas en forma de cola, las colóforas recogían una gota de agua. A medida que los animales giraban por el aire, doblaban sus cuerpos en forma de U, lo que ralentizaba su rotación y finalmente les permitía volar directamente por el aire como minisuperhéroes.

Cuando se les dio la vuelta en un túnel de viento, los colémbolos con gotas de agua en sus colóforas pudieron darse la vuelta en menos de 20 milisegundos, más rápido que cualquier otro animal registrado anteriormente. El cofre salió, las colas de resorte aterrizaron y el coloforo de agua les dio una base más estable y una adherencia pegajosa a la superficie.

«Hacían paracaidismo y caían de pie», dijo el Dr. Ortega Jiménez.

Usando modelos matemáticos, los investigadores encontraron que los manantiales con gotas de agua en sus colóforos tenían mucho menos giro al aterrizar que los manantiales secos. podrían estar funcionando en la mitad del tiempo. Saad Bhamla, investigador de biomecánica del Instituto de Tecnología de Georgia que también trabajó en el estudio, dijo que si bien la coloforina tiene otras funciones, su papel en los saltos, durante el despegue, el despegue y el aterrizaje, parecía ser crucial. «Para mí, esa es la característica fantástica aquí», dijo.

El Dr. Bhamla ayudó a reclutar especialistas en robótica que diseñaron un robot basado en colas de resorte que podía enderezarse en el aire y aterrizar sobre sus pies el 75 por ciento del tiempo. Este tipo de control, dijo, no se ha explorado en robótica, que a menudo se centra en el vuelo. Construir un automóvil que pueda aterrizar constantemente sobre sus pies significa construir un automóvil que pueda estar listo para saltar antes. «Porque si pueden controlar el salto, entonces pueden seguir haciéndolo una y otra vez», dijo el Dr. Bhamla. «Y es mucho más interesante».

Según el Dr. Ortega Jiménez, esto también podría dar una explicación evolutiva a los saltos en los saltos. Aunque hay mucha especulación en este punto, y «la evolución de estos animales voladores es un misterio», la rápida recuperación del vuelo permite que los colémbolos escapen mejor de los depredadores. «Estar preparado es clave para sobrevivir», dijo el Dr. Ortega Jiménez.

Los investigadores se sorprendieron al encontrar tanto control en animales tan pequeños. Pero las dinámicas a pequeña escala a menudo son controvertidas, e incluso las características clave pueden pasarse por alto fácilmente. Un poco de agua en la barriga puede cambiarlo todo.

«Por diseño, es tan ridículamente simple», dijo el Dr. Bhamla. «Es como, ‘¿Por qué no pensé en esto?’