Cómo la mariquita pliega sus alas gigantes

Una cosa es desplegar un rompecabezas de origami, pero luego intentar volver a plegarlo, rápidamente y sin dedos.

Eso es lo que logra la mariquita cada vez que se acomoda después del vuelo. La capacidad del escarabajo de transformarse de un escarabajo volador a uno que camina, y viceversa, en una fracción de segundo le ofrece acceso a una amplia gama de hábitats.

Las investigaciones han demostrado que las mariquitas y otros escarabajos dependen de la elasticidad y de un mecanismo similar al hidráulico en las venas de sus alas para aletear sus alas traseras, que son cuatro veces más grandes que las mariquitas.

Para averiguar cómo se las arregla la mariquita para plegarse rápidamente y volver a meter todo en su diminuto caparazón abovedado después del vuelo, Kazuya Saito, del Instituto de Ciencias Industriales de la Universidad de Tokio, reemplazó dos tercios de las alas delanteras punteadas de una mariquita (de lo contrario, conocido como elytron), con una versión artificial y transparente hecha del tipo de resina que se usa para hacer uñas artificiales.

Saito y su equipo instalaron cámaras de alta velocidad para examinar los procesos de despliegue y plegado en acción. Los hallazgos, que podrían inspirar nuevos diseños de ingeniería para robots voladores, paneles solares espaciales e incluso sombrillas, se publicaron en mayo en la revista PNAS, publicada por la Academia Nacional de Ciencias.

Descubrieron que un elemento clave del diseño de la mariquita es la forma curva de las venas de sus alas, una cualidad que se encuentra en la cinta métrica de metal de un carpintero.

«Esta estructura se llama tape-spring o cinta convexa y ha sido ampliamente utilizada en estructuras desplegables en el espacio, como brazos de extensión y antenas en satélites», dice Saito. Resulta, dice, que «las mariquitas han usado la misma estructura durante más de cien millones de años».

El diseño de resorte de cinta ofrece una estructura firme cuando se extiende, pero también es estable una vez doblado y almacenado en forma compacta. Similar a la forma en que los carpinteros pueden enrollar fácilmente su cinta métrica presionando y enrollando la cinta, la mariquita puede doblar sus alas traseras cerrando primero su elytron y usando el borde del caparazón para presionar sus alas traseras. Puedes ver la secuencia de acción en este vídeo:

El movimiento, que es impulsado por empujones del abdomen de la mariquita, activa la red de pliegues que unen las alas traseras para que se plieguen. La alineación curva del caparazón de la mariquita con los pliegues de sus alas ayuda aún más a que sus alas traseras se plieguen limpia y rápidamente.

Saito dice que quedó impresionado por la simplicidad del mecanismo de plegado del insecto.

«Las mariquitas usan de manera efectiva la flexibilidad y el comportamiento elástico en las estructuras para lograr transformaciones complejas», dice.

Con la ayuda de una microtomografía computarizada (CT), el equipo de Saito presentó además una descripción general de los intrincados pliegues que usa la mariquita para almacenar sus alas. El diseño presenta una forma de diamante en el centro, y la complejidad del patrón probablemente confundiría incluso al maestro de origami más hábil.

Matthew O’Neal, entomólogo y experto en mariquitas de la Universidad Estatal de Iowa, calificó la idea de reemplazar las alas delanteras de una mariquita con una versión transparente como un enfoque «novedoso» para comprender sus secretos de plegado, que de otro modo estarían ocultos.

«Lo bueno de los insectos es que existen desde hace millones de años», dice O’Neal. «Entonces, cuando ves ese mecanismo similar al origami, estás viendo el producto de millones de años de esfuerzo para llegar a una solución».

O’Neal y Saito imaginan múltiples formas en que los humanos podrían tomar prestados los métodos de la mariquita. O’Neal explica que la capacidad de la mariquita para transformarse rápidamente entre caminante y voladora le ofrece una ventaja clave como depredador (la mayoría de las mariquitas vuelan de planta en planta y luego se alimentan de pequeños insectos, como pulgones). Tomando prestada la técnica de la mariquita, dice, podría ayudar en el diseño de drones y vehículos aéreos no tripulados (UAV).

«Tener un robot que pueda volar a un destino y luego levantar rápidamente esas alas y explorar podría ser realmente genial y útil», dice O’Neal.

Saito imagina que la mariquita podría inspirar nuevos diseños en la forma en que operan las antenas satelitales y los instrumentos médicos microscópicos. También cree que se podría aprovechar el mecanismo de la mariquita para inventar algo que muchos de nosotros hemos deseado en los días húmedos y ventosos: un paraguas a prueba de viento.

«Por lo general, los marcos de los paraguas plegables tienen muchas juntas que se pueden romper fácilmente», dice Saito. «El ‘paraguas de la mariquita’ podría fabricarse con marcos flexibles sin costura que serían indestructibles incluso con vientos fuertes y podrían desplegarse muy rápidamente utilizando energía elástica almacenada».