La maza del camarón mantis incorpora un escudo vibratorio interno que filtra las ondas de choque dañinas, permitiéndole golpear con una fuerza similar a la de una bala sin romperse.
El camarón mantis pavo real ostenta el récord Guinness de la fuerza de golpe autopropulsada más potente de un animal.(Crédito de la imagen: Reinhard Dirscherl/Getty Images)Suscríbete a nuestro boletín
Los camarones mantis dan golpes potentes y los científicos finalmente han descubierto cómo este golpe súper fuerte no los aniquila mientras arremeten. Resulta que estos camarones tienen un “escudo” especial que absorbe impactos para ayudarles a sobrevivir mientras asestan golpes que destrozan caparazones.
El golpe de un camarón mantis pavo real (Odontodactylus scyllarus) es el golpe autopropulsado más potente de un animal. Usan puños con forma de martillo, o mazas dactilares, para romper los caparazones de sus presas. El golpe es tan fuerte que incluso puede romper el cristal de los acuarios, ejerciendo una fuerza comparable a la de una bala de calibre .22.
En un nuevo estudio publicado el 6 de febrero en la revista Science, los investigadores examinaron la estructura de las mazas de los camarones. Sus hallazgos revelaron que la microestructura de estas mazas actúa como amortiguadores naturales para limitar el daño.
“Descubrimos que utiliza mecanismos fónicos: estructuras que filtran selectivamente las ondas de estrés”, dijo Horacio Dante Espinosa, coautor del estudio y profesor de ingeniería mecánica e ingeniería biomédica en la Universidad Northwestern, en un comunicado. “Esto permite al camarón preservar su capacidad de golpeo a lo largo de múltiples impactos y prevenir daños en los tejidos blandos”.
Golpe poderoso
Los camarones mantis pavo real utilizan un complejo sistema de pestillos y resortes biológicos en sus mazas dactilares para lanzar un golpe a una velocidad de 23 metros por segundo (75 pies por segundo), según un estudio de 2004, 50 veces más rápido que el parpadeo de un ojo.
Si bien esta inmensa velocidad ayuda a asestar un golpe poderoso, también crea ondas de choque peligrosas.
“El golpe es tan rápido que crea burbujas de cavitación que, al colapsar, generan ondas de choque adicionales, lo que efectivamente produce un doble impacto”, dijo Espinosa.
Investigaciones anteriores teorizaban que la microestructura de las mazas dactilares ayuda a proteger a los camarones de estas ondas de choque.
En el nuevo estudio, los científicos probaron esta teoría utilizando técnicas avanzadas basadas en láser para analizar cómo diferentes longitudes de onda se mueven a través de las mazas dactilares del camarón mantis pavo real.
Los hallazgos revelaron dos regiones importantes en estas mazas que les ayudan a sobrevivir a sus propios golpes: la región de impacto y la región periódica.
La región de impacto está compuesta por una capa de fibras de quitina dispuestas en un patrón de espina de pescado que refuerza la maza contra las fracturas.
Debajo de esta capa se encuentra la región periódica, hecha de arreglos retorcidos de fibras de quitina en capas. Este tipo de estructura helicoidal se conoce como estructura de Bouligand y se encuentra en las escamas de pescado y los exoesqueletos de langosta para proporcionar resistencia y tenacidad a la fractura.
Las pruebas láser midieron la velocidad de las ondas de estrés acústico a través de ambas regiones. Estas ondas atravesaron la región de impacto sin cambios, pero se movieron a diferentes velocidades a través de la región periódica, lo que sugiere que esta última región causa la dispersión de las ondas de alta frecuencia para reducir la intensidad.
Los investigadores también descubrieron que la región periódica filtraba las ondas de choque de alta frecuencia, que pueden causar daños significativos a los tejidos, según el comunicado.
Es probable que las ondas de alta frecuencia se generaran cuando las burbujas de cavitación colapsaban.
“Conectamos esta alta frecuencia con la frecuencia generada por el colapso de la burbuja durante el evento de impacto”, dijo Epinosa.
Los haces de fibras en la región periódica actúan como un “escudo fónico”, bloqueando, redirigiendo y dispersando activamente las ondas, y en última instancia, evitando que las ondas de choque dañinas viajen eficientemente a través de la capa. Esto protege los delicados tejidos del camarón mantis de las ondas de choque resultantes de la burbuja de cavitación.
“La investigación proporcionó evidencia experimental de que la estructura de Bouligand de la maza dactilar del camarón mantis funciona como un escudo fónico, filtrando selectivamente las ondas de cizallamiento de alta frecuencia generadas durante el impacto”, dijo Espinosa.
“Estas características ayudan a proteger la maza del camarón mantis del daño al mitigar las ondas de estrés de alta frecuencia, lo que la convierte en una estructura naturalmente optimizada y resistente a los impactos”, dijo Epinosa.
Según el comunicado de prensa, este estudio podría aplicarse al desarrollo de materiales de filtrado de sonido para equipos de protección e inspirar nuevos enfoques para reducir las lesiones relacionadas con explosiones en el ámbito militar y los deportes de alto impacto.