Los científicos están agrandando la piel de la serpiente para ver cómo navega por las superficies arenosas

Aunque su cuerpo es similar en forma y estructura, no todas las serpientes se mueven de la misma manera. La mayoría de ellos, cuando van de A a B, deslizan la cabeza primero. Pero pocos de ellos (especialmente las serpientes del desierto) hacen esto de manera diferente: se deslizan con la sección media primero, se deslizan de lado a través de la arena suelta. Ahora, los investigadores saben por qué.

A primera vista, pensarías que las serpientes tienen dificultades para moverse; después de todo, no tienen piernas. Pero aquí está la cuestión: las serpientes no solo hacen un buen trabajo al deslizarse, se encuentran en casi todos los entornos de la Tierra y pueden prosperar en una variedad de superficies, incluidos los entornos arenosos.

Si alguna vez ha probado el jogging en la playa, sabe lo difícil que puede ser moverse por la arena suelta. Ahora imagina que eres una serpiente y que todo tu cuerpo es básicamente una suela, ¿cómo navegas?

Los investigadores saben desde hace algún tiempo que las serpientes en entornos arenosos tienden a moverse de manera diferente a otras, y sospechaban que tenían algo que ver con la arena misma. Entonces procedieron a investigarlo.

“La movilidad especializada de los soldados laterales ha evolucionado de forma independiente en diferentes especies en diferentes partes del mundo, lo que sugiere que la declinación es una buena solución a un problema”, dice Jennifer Reiser, profesora asistente de física en la Universidad de Emory y primera autora del estudio. Comprenda cómo y por qué este ejemplo Giro convergente Los negocios pueden permitirnos adaptarlo a nuestras propias necesidades, como construir robots que puedan moverse en entornos desafiantes “.

El trabajo de Rieser combina la biología y la física de materiales blandos (materiales fluidos, como la arena). Estudia cómo se mueven los animales en estas superficies y cómo esto puede ayudarnos a desarrollar nuevas tecnologías adaptando lo que vemos en la naturaleza (algo llamado mimetismo).

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Las serpientes son especialmente interesantes porque se mueven de esta forma extraña. Aunque las serpientes “tienen un plan corporal relativamente simple, pueden navegar con éxito en una variedad de hábitats”, dice. Lo que aprendimos de las serpientes ya se ha aplicado en muchas áreas. Sus cuerpos largos y flexibles han inspirado a los robots utilizados en cirugías o misiones de búsqueda en edificios derrumbados, por ejemplo.

La clave de los movimientos laterales de estas serpientes radica en sus estómagos, en el fino detalle de sus vientres, para ser exactos. Riser y sus colegas analizaron tres serpientes laterales (todas víboras). Recogieron la piel que se habían desprendido de las serpientes y la miraron con un microscopio atómico, magnificado al nivel atómico. También limpiaron las pieles que se habían desprendido con materiales no laterales para comparar.

Una comparación ampliada de perforaciones en la piel de pitón lateral (izquierda) y no lateral (derecha). Un modelo matemático desarrollado por los investigadores muestra que la falta de picos permite que las serpientes laterales se muevan sobre superficies sueltas. Créditos de la imagen: Tai-De Li.

Las serpientes ordinarias no laterales tenían pequeñas espinas en la piel, invisibles para el ojo humano. Estos clavos crean fricción entre la serpiente y la superficie, que actúa como un agarre que le permite impulsarse hacia adelante boca abajo. Sin embargo, los soldados laterales no tenían los clavos. En cambio, tenían pequeños agujeros, porque realmente no se podía crear fricción o agarre con una superficie como la arena (que también es la razón por la que es más difícil correr sobre arena que sobre concreto o tierra)

“Puedes pensar en ello como el borde del material de pana”, dice Reiser. “Cuando pasas los dedos por los pantalones cortos en la misma dirección que los bordes, hay menos fricción que cuando pasas los dedos por las crestas”.

Sin embargo, algunas serpientes también parecen tener algunas protuberancias, que los investigadores interpretan como una especie de “trabajo en progreso” evolutivo. El equipo explica que estas serpientes son mucho más jóvenes en su historia evolutiva y aún no han tenido tiempo de deshacerse por completo de sus mutaciones.

“Esto puede explicar por qué quedan algunas espinas diminutas en el vientre de la serpiente de cascabel lateral”, dice Reiser. “No tuvo mucho tiempo para desarrollar un movimiento especializado para un entorno arenoso como las dos especies africanas, que ya habían perdido toda su altura”.

En cuanto a la biomimética, es una buena lección: si quieres construir un robot que pueda moverse sobre una superficie que parece arena, debes prestar atención a la textura de su piel.

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Referencia de la revista: Jennifer M. Reiser El Al, “Resultados funcionales de las características microscópicas de la piel que evolucionan estrechamente con el movimiento de las serpientes”. PNAS (2021). www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.2018264118

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