Dra. Marianne Alleyne

La apariencia iridiscente es omnipresente en el mundo de los insectos, y se usa para una variedad de funciones, como señalar a una pareja o proporcionar camuflaje. Un nuevo estudio de la Universidad de Illinois está explorando el vínculo entre la iridiscencia y las propiedades biomecánicas de la cutícula de los escarabajos, en un esfuerzo por comprender mejor qué otras funciones podría cumplir la iridiscencia.

Una de las formas en que ocurre la iridiscencia en los escarabajos es a través de rejillas de difracción, o pequeñas crestas paralelas o hendiduras que dispersan la luz blanca. Esto da como resultado la iridiscencia colorida que luego vemos. Los investigadores, de los departamentos de entomología, ciencia e ingeniería mecánica (MechSE), y la Encuesta de Historia Natural de Illinois (INHS), colaboraron para utilizar microscopía electrónica de barrido y experimentos de fricción para probar sus hipótesis sobre escarabajos de varias especies diferentes. «Esta fue una colaboración que realmente solo pudo haber sucedido en la Universidad de Illinois», dijo la autora del estudio, la Dra. Marianne Alleyne, profesora asistente de entomología. «Nuestras colaboraciones entre universidades se están volviendo más comunes y han llevado a hallazgos e innovaciones emocionantes».

Los investigadores plantearon la hipótesis de que una de las razones por las que algunas especies de escarabajos tenían estas rejillas de difracción era alterar las fuerzas de fricción para que los escarabajos pudieran moverse más fácilmente en sus hábitats preferidos y húmedos.

«Esta no es una hipótesis nueva, pero hasta ahora los científicos no han estado a punto de diseñar experimentos para probar las propiedades tribológicas», dijo Alleyne. «Nuestro colega Ainsley Seago (Departamento de Industrias Primarias de NSW, Australia) es un experto en iridiscencia de escarabajos y nos brindó ideas únicas para desarrollar este estudio». La tribología es el estudio de la fricción, o la ciencia de las superficies en interacción que están en movimiento una con respecto a la otra.

Para probar si las rejillas de difracción de los exoesqueletos de los escarabajos modificaron la fricción y la humectabilidad de la cutícula, los científicos caracterizaron las rejillas de diferentes especies obtenidas de la Colección de Insectos INHS mediante microscopía electrónica de barrido y luego realizaron varias pruebas tribológicas. Midieron cómo se movían los escarabajos a través de varias superficies secas y húmedas, y midieron la facilidad con que el agua permanecía en la superficie del escarabajo.

«Lo que encontramos fue que diferentes familias de escarabajos han desarrollado tipos muy diferentes de estructuras que resultan en iridiscencia», dijo Alleyne. “Para diferentes especies, las rejillas dieron como resultado diferentes coeficientes de fricción, pero para otras, no lo hicieron. Esto también podría deberse al hecho de que algunas de las estructuras de rejilla eran muy diferentes entre especies «.

El estudio es el primero de su tipo en desarrollar este tipo de método y modelo para estudiar la humectabilidad y la respuesta a la fricción en animales muy pequeños. «Lo que encontramos con este método fue que la combinación de las características de las rejillas y la humectabilidad de la cutícula se combinan para influir en el coeficiente de fricción», dijo la Dra. Alison Dunn, coautora del estudio y profesora asistente de ciencias mecánicas e ingeniería. . «Nuestro trabajo idealmente proporcionará un fondo a partir del cual se pueden realizar más estudios para conectar explícitamente las características de la superficie con el comportamiento de los escarabajos a medida que se mueven a través de su entorno».