martedì 24 settembre 2013

L'insetto che inventò l'ingranaggio: Issus coleoptratus

Spesso noi abbiamo realizzato innovazioni tecnologiche traendo spunto dall'ingegno di Madre Natura, in molti casi di proposito, ma in altri abbiamo scoperto - casualmente e soltanto in un secondo momento - che quello che credevamo di aver creato ex novo non era altro che un'imitazione di quanto già la natura aveva selezionato favorevolmente nel corso di milioni di anni di evoluzione. 
La ruota, ad esempio, è stata inventata dai Sumeri, ma in realtà ci avevano già pensato i batteri, pur non essendone consapevoli.
E gli ingranaggi, le ruote dentate? Potremmo pensare di aver inventato anche questo noi umani, ma poi veniamo a sapere che gli insetti ci hanno preceduto, pur non essendone consapevoli. 
E' il caso di Issus coleoptratus, un minuscolo insetto lungo pochi millimetri, ma in grado di compiere salti notevoli. Appartiene all'ordine degli Hemiptera, lo stesso a cui appartengono le cimici e i pidocchi delle piante (gli afidi), ed è in grado di spiccare balzi in avanti coprendo una distanza superiore di 1 metro, il che in proporzione significa, fatti i dovuti calcoli, che un essere umano adulto di media statura potrebbe con un singolo salto raggiungere la sommità di un grattacielo di altezza compresa tra i 400 e i 500 m!!
Issus coleoptratus
Affinché un insetto possa saltare nella maniera più efficiente possibile, è necessario che la spinta propulsiva esercitata dalle zampe posteriori sia il risultato della migliore sincronia possibile tra queste, e i ricercatori Malcolm Burrows e Gregory Sutton hanno scoperto che Issus coleoptratus risolve il problema grazie ad un meccanismo "ad ingranaggio" molto raffinato e paragonabile alle nostre ruote dentate, con il quale le zampe posteriori si incernierano l'una con l'altra nelle loro estremità superiori. In pratica, l'insetto muove le zampe posteriori in avanti, allo scopo di immagazzinare l'energia necessaria a saltare, la quale si libererà grazie all'azione dell'ingranaggio, che fa scattare all'indietro le 2 zampe in perfetta sincronia, nell'arco di 30 milionesimi di secondo, generando una spinta che permette all'insetto di saltare ad una velocità che può raggiungere le 9 miglia orarie!! 
Ecco un video che illustra le mirabili capacità di Issus coleoptratus in azione:
E' curioso che soltanto negli stadi larvali di quest'insetto sia presente questo efficientissimo meccanismo, ma non nell'adulto, il quale può comunque saltare, ma con un meccanismo un po' più rudimentale e decisamente meno efficace. Secondo gli studiosi, la risposta risiede nel fatto che l'insetto, allo stadio di larva, va incontro a numerose mute, e siccome il meccanismo ad ingranaggio è una parte della cuticola dell'esoscheletro, qualora dovesse danneggiarsi, anche solo per un singolo dente rotto, renderebbe assai problematico il salto. Tale problema, se l'animale va incontro a numerose mute, si aggira facilmente perché, cambiando l'esoscheletro, ogni volta cambia anche l'ingranaggio, mentre una volta diventato adulto non ci sarebbe più alcuna muta in grado di riparare eventuali danni, e ciò comprometterebbe seriamente l'esistenza dell'insetto.
Dunque, un meccanismo naturale così sofisticato è anche molto delicato, perciò ancora una volta quello che sembra un regresso o un peggioramento, potrebbe essere la soluzione evolutiva ottimale per garantire il successo evolutivo di una data specie vivente.

Malcolm Burrows†, Gregory Sutton* (2013). Interacting Gears Synchronize Propulsive Leg Movements in a Jumping Insect Science DOI: 10.1126/science.1240284