IL Cecchino dalle ali di vetro Beve grandi quantità di acqua e quindi urina frequentemente, espellendo fino a 300 volte il suo peso corporeo nelle urine ogni giorno. Invece di produrre un flusso continuo di urina, i cecchini accumulano gocce di urina nel loro ano e poi sputano via quelle gocce dai loro corpi a velocità notevoli, vantando un’accelerazione 10 volte più veloce di una Lamborghini. Gli scienziati della Georgia Tech hanno stabilito che l’insetto utilizza questo insolito meccanismo di “iper-spinta” per conservare energia, secondo un nuova foglia Pubblicato su Nature Communications.

Tipo Foglia rimbalzanteCecchino dalle ali di vetro (Homalodisca vitripennis) Tecnicamente è una piaga agricola, la rovina dei produttori di vino della California in particolare dagli anni ’90. Si nutre di molte specie vegetali (tra cui l’uva), perforando la pianta struttura (che trasporta l’acqua dalle radici agli steli e alle foglie) con la sua bocca aghiforme per succhiare la linfa. Gli insetti consumano molta linfa e la loro minzione frequente richiede a sua volta molta energia, a causa delle loro piccole dimensioni, della viscosità della linfa e della tensione superficiale negativa (viene risucchiata naturalmente verso l’interno). Ma la linfa è costituita per il 95% da acqua, quindi non c’è molto contenuto nutrizionale per alimentare tutta quella pipì.

“Se bevi solo limonata dietetica, e questa è la tua intera dieta, non vuoi davvero sprecare energia in nessuna parte del tuo processo biologico.” Dillo a New Scientist. “Questo è un po’ il caso di questo piccolo organismo.”

Bhamla e colleghi hanno utilizzato l’imaging ad alta velocità per studiare le dinamiche dei tiratori dalle ali di vetro in laboratorio: cinque insetti e 22 espulsioni di goccioline di urina. La chiave per la minzione è qualcosa chiamato penna anale e il team ha osservato tre fasi distinte della minzione. Innanzitutto, la penna ruota per rilasciare una bolla di urina. Una volta raggiunta una certa dimensione, in circa 80 millisecondi, la penna ruota un po’ di più, essenzialmente caricando a molla la goccia. Infine, la penna fa un rapido giro per allontanare la gocciolina di urina. Le goccioline possono viaggiare fino al 40 percento più velocemente di una penna (cioè in hyperdrive). Ottieni abbastanza insetti che lo fanno allo stesso tempo e ottieni una “pioggia che sparge foglie”.

Gli autori notano che la fisica dei proiettili elastici (come una goccia di urina) è ben nota e richiede tempi sequenziali e una certa sincronizzazione tra il lanciatore e il proiettile per ottimizzare il trasferimento di energia e ottenere una propulsione ottimale. particolarmente, “[s]”Questa spinta controintuitiva si ottiene solo nei proiettili elastici (come una goccia d’acqua) regolando con precisione la frequenza di vibrazione del motore primario sulla frequenza naturale del proiettile”, scrivono gli autori.

Bhamla ha paragonato l’uso della penna anale da parte di un cecchino a un subacqueo che salta da un trampolino alto. I modelli degli autori hanno mostrato che l’utilizzo di questo meccanismo di iperpropulsione consumava da quattro a otto volte meno energia rispetto alla semplice produzione di un’uretra. Come ulteriore vantaggio, schizzare via le goccioline di urina rende meno probabile che i beccaccini chimici vengano rilevati da predatori come le vespe parassitoidi.

Inoltre, il cecchino non è l’unica specie di insetti che utilizza questo tipo di strategia di espulsione; La natura ha molti “tiratori marci”, “lampeggiatori di culo” e “bombardieri di merda”, secondo gli autori. Ad esempio, le larve del capitano si attaccano alle placche anali e possono aumentare la pressione sanguigna per espellere pallini solidi, mentre alcune notturno (Famiglia delle falene) La specie espelle i pellet con le zampe pettorali. Ma questa è la prima volta che viene osservata una superspinta in un organismo vivente.

Gli autori concludono: “In sostanza, l’hyperthrust fornisce un gateway per spingere un proiettile elastico più veloce della velocità massima del suo operatore attraverso la regolazione del tempo e può essere considerato un sistema ad anello a colpo singolo”. “Per i sistemi fisici dominati da forze di tensione superficiale, l’iperspinta fornisce un meccanismo ingegnoso mediante il quale questa forza di blocco può essere imbrigliata come una molla”. Le possibili applicazioni includono la rimozione efficiente delle gocce d’acqua da piccoli dispositivi elettronici a bassa potenza come orologi intelligenti, sistemi autopulenti per dispositivi elettronici indossabili e sistemi antiappannamento per occhiali e maschere.

DOI: Comunicazioni sulla natura, 2023. 10.1038/s41467-023-36376-5 (sui DOI).

Immagine dell’inserzione di Georgia Tech