La mayoría de las personas probablemente no piensan en las complejidades de la naturaleza cuando les pica una abeja o se pinchan el pulgar con una rosa. Probablemente simplemente estén pensando: “¡Ay, eso duele!”.
Sin embargo, incluso en este nivel de interacción, es obvio que no todas las cosas en la naturaleza que luchan contra ti son creadas iguales. Una espina de rosa puede hacer sangrar, mientras que una picadura de abeja puede dejar un sarpullido que pica.
El acto de apuñalar (apuñalar algo con una herramienta afilada) está increíblemente extendido en el mundo natural. Se pueden encontrar ejemplos de herramientas perforadoras en todas partes: en mamíferos, serpientes, pájaros, peces, insectos, caracoles, medusas, plantas, hongos, bacterias e incluso virus. Su multiplicación conduce a una contradicción: si todas estas herramientas de perforación hacen esencialmente lo mismo (puñalar), ¿por qué se ven y a veces se comportan de manera tan diferente?
Es esta contradicción la que ha captado mi curiosidad como científico que estudia la biomecánica, un campo que utiliza la física para comprender la diversidad biológica. Durante los últimos 10 años, miembros de mi laboratorio y yo hemos estado investigando la física de la perforación en un intento de comprender la amplia variedad de herramientas de perforación que aparecen en el mundo natural.
En un artículo reciente, examinamos 143 especies y encontramos una relación sorprendentemente compleja entre la forma de la herramienta de perforación y su uso.
La herramienta adecuada para el trabajo
Las herramientas de perforación se utilizan para diferentes trabajos y esos trabajos a menudo dictan cómo evolucionará la herramienta de perforación.
Por ejemplo, las serpientes usan sus colmillos para inyectar veneno a su objetivo. Esta inyección se produce durante un ataque, donde la serpiente necesita perforar, inyectar y luego extraer el diente y la cabeza. No es de extrañar que los colmillos hayan evolucionado para ser lisos, por lo que pueden extraerse fácilmente de la presa después de una punción e inyección.
Los colmillos de la víbora son suaves, por lo que, después de perforarlos, la serpiente puede sacarlos fácilmente sin quedarse atascada. Usman Ahmad/Flickr, CC BI-SA
No todas las herramientas de perforación quieren ser retiradas.
La cholla saltarina es un cactus que se reproduce mediante la propagación de clones. Cuando los animales rozan el cactus, parte del cactus se les pega, se desprende de la planta principal y se va de paseo. Finalmente, el cactus ciego se cae y se convierte en un nuevo individuo. La razón por la que la chola puede montar tan bien es porque sus espinas están cubiertas de espinas orientadas hacia atrás que aseguran que se claven en la piel de su paseo.
Los cactus chola saltadores tienen espinas espinosas que los hacen difíciles de eliminar. Corey Taratuta/Flickr, CC BI
Incluso dentro de un grupo de animales aparentemente relacionados, puede haber grandes diferencias.
En un comportamiento sacado directamente de una película de terror, las avispas parasitoides inyectan sus huevos en otros animales, donde eclosionan y consumen al huésped. Sin embargo, diferentes huéspedes de estos parásitos pueden vivir en diferentes lugares, como higos, hojas o incluso en lo profundo de madera podrida. Como resultado, diferentes avispas parasitoides han desarrollado una amplia variedad de formas y tamaños de picaduras para hacer frente a esta diversidad de objetivos.
Por ejemplo, las avispas que atacan a sus huéspedes escondidos en lo profundo de materiales como frutas o madera podrida tienen aguijones particularmente largos. Estos largos aguijones en realidad pueden guiarse a través del material para encontrar un huésped escondido.
Algunas avispas parasitoides tienen ovipositores largos y especializados, que son herramientas punzantes que se utilizan para depositar sus huevos en el huésped. Boris Hrasovec, Facultad de Silvicultura, Bugwood.org., CC BI-NC-ND Extraños compañeros de cama
Si la evolución empuja herramientas aburridas hacia ciertas formas para realizar ciertos trabajos, ¿qué sucede si las herramientas, los animales y las plantas tienen esencialmente el mismo trabajo? En estos casos, la evolución puede conducir a similitudes sorprendentes.
Tomemos como ejemplo el cactus chola saltarín mencionado anteriormente. Sus lomos orientados hacia atrás se asemejan a tejas superpuestas en un techo. El mismo patrón de púas se encontró en las púas de puercoespín.
Aunque estas herramientas están hechas de materiales muy diferentes, y una es una planta y la otra un animal, se han unido en una forma similar porque ambas tienen que quedar atrapadas en lo que sea que estén perforando.
Como otro ejemplo, aquí hay un enigma: ¿Cuándo un caracol se parece a un tiburón? Cuando usa su flecha de amor.
Algunos caracoles tienen una estructura llamada “flecha del amor”, que utilizan para mantener cerca a su pareja durante el apareamiento. Joris M. Koene y Hinrich Schulenburg/BMC Evolutionary Biology, 2005, CC BI
Muchos caracoles terrestres tienen genitales tanto masculinos como femeninos. Cuando estos caracoles intercambian esperma durante el apareamiento, se apuñalan entre sí repetidamente con una estructura llamada dardo del amor. Estos dardos están recubiertos con una sustancia que se cree que aumenta la probabilidad de que su pareja acepte el esperma.
Si bien los científicos aún están trabajando en los detalles, algunos de estos dardos parecen tener forma plana y triangular, lo que potencialmente permite que el dardo penetre más profundamente y cree aberturas más amplias para que la sustancia se infiltre. Estos dardos tienen forma de dientes de tiburón, otra herramienta de perforación que se utiliza para crear aberturas amplias y profundas al morder a la presa.
Los tiburones usan sus dientes para comerse a sus presas. Jon Zander (Digon3)/Wikimedia Commons La naturaleza es compleja
Estos ejemplos son sólo la punta del iceberg en lo que respecta a la forma y variedad de herramientas de perforación.
Sin embargo, en esta vasta diversidad, todo lo que se necesita para encontrar puntos en común es una comprensión de la física básica de cómo se utilizan estas herramientas. Éste es el poder de los campos interdisciplinarios, como la biomecánica, que permiten a los científicos encontrar conexiones y patrones entre cosas aparentemente dispares.
Así que la próxima vez que te pique un mosquito o pises un erizo de mar, tómate un momento para maravillarte ante la complejidad de las herramientas perforadoras de la naturaleza… justo después de haber apuñalado lo que te picó.
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