Los diferentes insectos baten sus alas de diferentes maneras. Comprender las variaciones entre estos modos de vuelo puede ayudar a los científicos a diseñar robots voladores mejores y más eficientes en el futuro. Sin embargo, decodificar el vuelo de los insectos no es tan fácil como parece.
Los insectos alados existen desde hace casi 400 millones de años, y la evolución del vuelo en diferentes especies de insectos influye en aspectos como la forma en que los insectos baten sus alas, lo que hace que algunos insectos sean altamente maniobrables y cómo funcionan sus músculos de vuelo. Un nuevo estudio ha utilizado una combinación de análisis evolutivo y modelos de alas robóticas para comprender mejor cómo funcionan los diferentes modos de vuelo.
Los insectos son los voladores más hábiles.
Hay otros organismos además de los insectos que pueden volar. Los científicos también pueden inspirarse en ellos. Entonces, ¿qué hace que el vuelo de los insectos sea tan especial?
“Desde una perspectiva de biología básica, el vuelo ha evolucionado cuatro veces en la historia de los animales (pterosaurios, aves, murciélagos e insectos), pero podría decirse que el vuelo en insectos es el más exitoso porque ha existido durante más tiempo (cientos de millones de personas). de años) y ha dado lugar al mayor número de especies. Por lo tanto, es uno de los mejores ejemplos de una innovación clave en la evolución”, dijo a Ars Technica Simon Sponberg, profesor de física y ciencias biológicas en Georgia Tech.
El estudio de Sponberg y su equipo arroja luz sobre la evolución del vuelo en diferentes grupos de insectos. Utilizando los hallazgos de su investigación, también modelaron robots que imitaban dos modos de vuelo diferentes.
No todos los insectos vuelan de la misma manera
Hay algunos insectos que vuelan sincrónicamente, es decir, sus alas de ambos lados baten juntas y de manera coordinada. Otros demuestran vuelo asincrónico, en el que cada ala opera de forma independiente. Una gran diferencia entre estos dos modos es que en el vuelo sincrónico, el sistema nervioso de un insecto tiene control total sobre el movimiento de las alas.
Los insectos pueden ordenar a sus músculos que batan con cada ala con su cerebro, tal como lo hacemos usted o yo cuando ordenamos a los músculos de nuestras piernas que se muevan con cada paso. Eso es lo que probablemente hicieron los primeros insectos voladores, ya que es común en muchos grupos de insectos hoy en día, incluidas las polillas, las cucarachas y otros.
En vuelo asincrónico, las alas baten mucho más rápido de lo que el cerebro del insecto puede controlar. Esto es posible gracias a una propiedad especial de activación retardada del estiramiento en los músculos de vuelo. Cuando otros músculos y el ala los empujan, automáticamente retroceden, lo que sucede más rápido de lo que pueden responder a una señal cerebral. “En este caso, el cerebro básicamente dice ‘adelante’ y los propios músculos toman el control y, debido a esta propiedad especial, vibran muy rápido. Así es como se puede conseguir que un músculo bata las alas unas 800 veces por segundo o más, como se vería en un mosquito”, dijo Sponberg.
Los insectos cambian de modo de vuelo a medida que evolucionan
El estudio actual se centra en el vuelo asincrónico porque los insectos que vuelan de esta manera realizan aleteos ultrarrápidos y son más maniobrables. Estos aleteos ultrarrápidos están presentes en al menos cuatro grupos principales de insectos, incluidos mosquitos, abejas, escarabajos y verdaderos insectos o hemípteros. Dado que estos grupos están dispersos en el árbol genealógico evolutivo, durante mucho tiempo se había asumido que esta estrategia había evolucionado por separado en cada uno de esos grupos.
“Demostramos que el vuelo asincrónico ultrarrápido en estos cuatro grupos probablemente compartió un origen evolutivo: tenían un ancestro común que era ultrarrápido en lugar de que cada uno evolucionara de forma independiente. Esto significa que todos los grupos de insectos que aletean más lentamente entre esos grupos, como polillas y mariposas, también habrían tenido este ancestro común”, dijo Sponberg a Ars Technica. Sin embargo, a lo largo de la evolución, las polillas y las mariposas de alguna manera volvieron al comando neuronal sincrónico y más lento.
“Nuestra teoría es que este tipo de músculo ultrarrápido se perdió en esos grupos. Dentro de algunos de estos grupos de insectos, ha habido repetidas transiciones entre los dos modos de vuelo. Creemos que todavía tienen un remanente de la activación del estiramiento presente en el sistema”, añadió Sponberg. Estos hallazgos también sugieren que existe la posibilidad de que una sola especie de insecto tenga propiedades de vuelo tanto sincrónico como asincrónico.