Resuelto el misterio del insecto indestructible

El escarabajo acorazado es un insecto formidable. Aves, lagartos y roedores intentan con frecuencia comérselo, pero rara vez lo consiguen. Si lo atropella un coche, la criatura sigue viva.

La supervivencia de este escarabajo, denominado Phloeodes diabolicus, depende de dos factores clave: su capacidad para hacerse el muerto de manera convincente y un exoesqueleto que es una de las estructuras más duras y resistentes al aplastamiento conocida en el mundo biológico.

En un artículo publicado en ‘Nature’, investigadores de la Universidad de California, Irvine (UCI) y otras instituciones revelan los componentes materiales, y sus planos a nano y microescala, que hacen que el organismo sea tan indestructible, al tiempo que demuestran cómo los ingenieros pueden beneficiarse de estos diseños.

“El acorazado es un escarabajo terrestre, por lo que no es liviano y rápido, sino que está construido más como un pequeño tanque”, dijo en un comunicado el investigador principal y autor correspondiente David Kisailus, profesor de ciencia e ingeniería de materiales de la UCI. “Esa es su adaptación: no puede volar, así que simplemente se queda quieto y deja que su armadura especialmente diseñada cumpla su función hasta que el depredador se rinda”.

En su hábitat desértico en el suroeste de EEUU, el escarabajo se puede encontrar debajo de las rocas y en los árboles, apretado entre la corteza y el tronco, otra razón por la que necesita tener un exterior duradero.

El autor principal, Jesús Rivera, un estudiante de posgrado en el laboratorio de Kisailus, se enteró por primera vez de estos organismos en 2015 durante una visita al reconocido museo de entomología en UC Riverside, donde él y Kisailus estaban trabajando en ese momento. Rivera recolectó los escarabajos de sitios alrededor del campus de Inland Empire y los llevó al laboratorio de Kisailus para realizar pruebas de compresión, comparando los resultados con los de otras especies nativas del sur de California.

Soporta 39.000 veces su peso

Descubrieron que el escarabajo acorazado puede soportar una fuerza de aproximadamente 39.000 veces su peso corporal. Un hombre de 90 kilos tendría que soportar el aplastante peso de 3,5 millones de kilos para igualar esta hazaña.

Al realizar una serie de evaluaciones microscópicas y espectroscópicas de alta resolución, Rivera y Kisailus descubrieron que el secreto de este insecto radica en la composición material y la arquitectura de su exoesqueleto, específicamente, sus élitros. En los escarabajos aéreos, los élitros son las hojas de las alas delanteras que se abren y cierran para proteger las alas de vuelo de las bacterias, la desecación y otras fuentes de daño. Los élitros del acorazado han evolucionado para convertirse en un escudo protector sólido.

No se rompe, pierde capas

El análisis de Kisailus y Rivera mostró que los élitros constan de capas de quitina, un material fibroso y una matriz proteica. En colaboración con un grupo dirigido por Atsushi Arakaki y su estudiante graduado Satoshi Murata, ambos de la Universidad de Agricultura y Tecnología de Tokio, examinaron la composición química del exoesqueleto de un escarabajo volador más ligero y la compararon con la de su contraparte terrestre. La capa exterior del diabólico escarabajo acorazado tiene una concentración significativamente más alta de proteína, aproximadamente un 10 por ciento más en peso, que los investigadores sugieren que contribuye a la mayor dureza de los élitros.

El equipo también investigó la geometría de la sutura medial que une las dos partes de los élitros y descubrió que se parece mucho a las piezas entrelazadas de un rompecabezas. Rivera construyó un dispositivo dentro de un microscopio electrónico para observar cómo funcionan estas conexiones bajo compresión, similar a cómo podrían responder en la naturaleza. Los resultados de su experimento revelaron que, en lugar de romperse en la región del “cuello” de estos enclavamientos, la microestructura dentro de las hojas de los élitros cede a través de la delaminación o fractura en capas.

“Cuando rompes una pieza de un rompecabezas, esperas que se separe por el cuello, la parte más delgada”, dijo Kisailus. “Pero no vemos ese tipo de división catastrófica con esta especie de escarabajo. En cambio, se deslamina, proporcionando una falla más elegante de la estructura”. Ep