Una lengua peluda que ayuda a los murciélagos a alimentarse

Un nuevo estudio explica cómo el desarrollo de vello en la lengua de los murciélagos y otros animales les ayuda a recolectar el néctar

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La lengua de los murciélagos

La lengua de los murciélagos

Para los murciélagos que se alimentan de néctar, hocicos y lenguas largas les permiten sumergirse dentro y fuera de las flores mientras revolotean en el aire.

Foto: MIT

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Lenguas de caucho

Lenguas de caucho

Hosoi y sus colegas crearon modelos de lenguas velludas utilizando tiras de caucho de las cuales sobresalían pelos gomosos de 2.7 milímetros de longitud. Después de sumergir las lengüetas en aceite de silicona, calcularon la cantidad de fluido que capturó cada lengua.

Foto: Felice Frankel

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Un abejorro bebiendo sacarosa

Un abejorro bebiendo sacarosa

Foto: Wonjung Kim, Tristan Gilet and John Bush

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La lengua del abejorro

La lengua del abejorro

Una imagen del microscopio electrónico de barrido revela una imagen de primer plano de la lengua peluda de un abejorro, diseñada para arrastrar y extraer un néctar espeso y viscoso.

Foto: Wonjung Kim, Tristan Gilet and John Bush

Héctor Rodríguez

8 de febrero de 2018

Los animales han desarrollado todo tipo de adaptaciones para obtener los nutrientes que necesitan. A los murciélagos que se alimentan de néctar, sus hocicos y lenguas largas les permiten sumergirse dentro y fuera de las flores mientras revolotean en el aire. Para ayudar a la causa, estas segundas están cubiertas de pequeños pelos que actúan como cucharas en miniatura que recogen y arrastran la sabrosa savia.

Lo que creemos que es normal cuando bebemos nosotros los humanos, resulta realmente una forma bastante singular de beber

Ahora los ingenieros del MIT han descubierto que, para los murciélagos y otros nectívoros de lengua vellosa como las abejas melíferas y las zarigüeyas, la clave para beber eficientemente radica en un delicado equilibrio entre la densidad del fluido, el espaciado de los pelos en la lengua y la velocidad de retracción de esta, es decir, lo rápido que un animal es capaz contraer su lengua hacia atrás para sorber el néctar. Cuando los tres parámetros están en equilibrio, una buena cantidad de néctar llega a la boca del animal.

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"Los animales poseen muchas formas diferentes de beber, y lo que creemos que es normal cuando bebemos nosotros los humanos, resulta realmente una forma bastante singular de beber", explica Pierre-Thomas Brun, profesor asistente en la Universidad de Priceton. "Esperamos que nuestra teoría explique cuáles son los principales mecanismos implicados en este método de beber", añade.

De castores a murciélagos

Las formas en que el fluido fluye a través de una superficie peluda ha sido un foco de investigación continua en el laboratorio de Anette "Peko" Hosoi, profesora de ingeniería mecánica y decano asociada de ingeniería en el MIT. En 2016, el equipo Hosoi fabricó con un polímero especial unas láminas con pelos para estudiar cómo estas atrapaban bolsas de aire cuando se sumergían en diversos fluidos. Sus resultados arrojan luz sobre cómo los castores, por ejemplo, usan pieles similares para mantenerse calientes mientras bucean a través del agua fría. El trabajo también ha inspirado la idea de trajes de neopreno cubiertos de pelo para mantener a los nadadores secos y calientes.

"Una vez testamos estos materiales y superficies de pelos, pensamos: "tenemos este maravilloso sistema con el que podemos hacer multitud de experimentos con fluidos, ¿qué más podemos estudiar?'", afirma Alice Nasto, estudiante de posgrado en el departamento de Ingeniería Mecánica del MIT.

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Mientras buscaba su próximo proyecto, Nasto se encontró con un estudio de investigadores de la Universidad Brown que tomó videos de alta velocidad de murciélagos bebiendo néctar de una flor. Después de analizar los videos, descubrieron que cuando el animal sumergía su lengua dentro y fuera de la flor, diminutos vasos sanguíneos en los pelos de su lengua se hinchaban de sangre, lo que provocaba que los pelos se levantaran y arrastraran aún más néctar desde la flor.

"Su estudio analizó la fisiología de esta manera de beber pero no ahondó demasiado en la mecánica de fluidos" dice Nasto. "Así que pensamos, ahí es donde radica nuestra experiencia, y podríamos tratar comprender mejor el proceso".

Lenguas artificiales y modelos matemáticos

Para hacerlo, Nasto y sus colegas llevaron a cabo experimentos que simulaban la lengua de un murciélago. Fabricaron largas tiras de caucho con forma de lengüeta revestidas con pelos pequeños de 3 milímetros y de dimensiones similares a las de los murciélagos reales. Cada tira estaba cubierta con pelos espaciados a varias distancias. Los investigadores sumergieron las tiras en un baño de aceite de silicona, grabando vídeos de alta velocidad de los experimentos, y luego midieron la cantidad de fluido que se drenó en cada una de las variantes.

"Los experimentos nos permitieron confiar en que la teoría y el modelo que planteamos era correcto"

Desarrollaron un modelo matemático para describir la relación entre las dimensiones de los pelos en una superficie, la velocidad a la que esta superficie se sumerge y sale de un baño, y las propiedades del baño.

Para ello se inspiraron en la teoría Landau-Levich-Derjaguin, o LLD, una ecuación matemática que se usa para calcular el grosor de la película de fluido que queda sobre una superficie plana después de haber sido sumergida en un baño líquido. Pierre-Thomas Brun desarrolló un nuevo modelo para incluir la influencia de una superficie vellosa en la ecuación, anticipando que en superficies vellosas la película que se habría de crear sobre la superficie habría de ser mucho mayor.

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El equipo descubrió que el modelo predijo con una precisión razonable la cantidad de líquido drenado que los investigadores midieron en sus experimentos. De este modo Nasto declara que: "los experimentos nos permitieron confiar en que la teoría y el modelo que planteamos era correcto".

La mecánica de la naturaleza

Aplicando su enfoque al mundo natural, los investigadores también trataron de comprobar si su modelo podía predecir la forma de beber de otros nectívoros. Nasto revisó varios estudios sobre fisiología animal y encontró otras que otras dos especies exhiben conductas similares de a la hora de beber: las abejas melíferas y unos marsupiales parecidos a los ratones llamados zarigüeyas de la miel, que son originarios de Australia.

El equipo comparó los datos de estas dos especies con los obtenidos en el caso de los murciélagos, incluyendo las dimensiones de los pelos de sus lenguas, la velocidad a la que se alimentan y el tipo de néctar que prefieren. Conectaron todo en su modelo, y encontraron que las tres especies son especialmente eficientes en arrastrar el néctar del que se alimentan sin apenas permitir el mínimo goteo.

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"Todos se encuentran cerca del óptimo teórico", explica Nasto. "Y si lo piensas, los humanos pueden usar herramientas para beber, pero muchos otros animales deben tener las herramientas integradas en su fisiología. Simplemente han evolucionado para ser buenos bebedores" concluye.