Una cosa es obvia: los ojos de la polilla y la piel de la serpiente son completamente diferentes. Sin embargo, los investigadores de la Universidad de Kiel han examinado más de cerca y ahora han llevado las supuestas 'manzanas y naranjas' a un denominador común. Han abierto unnueva visión comparativa de superficies biológicas utilizando un método recientemente desarrollado, y por lo tanto se han acercado a la solución de cómo funcionan estas superficies. El Dr. Alexander Kovalev, el Dr. Alexander Filippov y el profesor Stanislav Gorb del Instituto Zoológico de la Universidad de Kiel han publicado suhallazgos en la edición actual de la revista científica Física aplicada A .
Una superficie demuestra una reducción de la reflexión de la luz, la otra es repelente al agua y resistente a la abrasión. Las superficies en el mundo animal han evolucionado para adaptarse a su entorno y dar al animal que cubren la mayor ventaja evolutiva posible. Los científicos todavía están desconcertados por exactamentecómo y por qué estas diferentes estructuras se desarrollan en detalle.
La investigación actual analiza directamente las nanoestructuras de la superficie utilizando las últimas técnicas de investigación. Normalmente, nos limitaríamos a realizar comparaciones dentro de especies estrechamente relacionadas y solo observaríamos a fondo pequeñas áreas de la superficie, dice Gorb: "Por eso preguntamosnosotros mismos qué diferencias estructurales se pueden encontrar entre especies completamente diferentes. Para hacerlo, cambiamos la perspectiva típica de la biología y abordamos áreas de superficie más grandes de varias especies. "Estos tipos de estudios cruzados de especies o materiales cruzados de nanoestructuras son comunes en otros estudios técnicos ocampos inorgánicos. En biología, sin embargo, este método es completamente nuevo, continúa Gorb.
Obtuvieron la idea de las decoraciones en el pasillo de su propio instituto, donde se muestran imágenes de microscopio electrónico de barrido de ojos de polilla y piel de serpiente. En algún momento, el físico teórico Filippov notó similitudes entre las imágenes, que mostraban las superficies en unresolución de unas pocas millonésimas de milímetro. Podían verse pezones y hoyuelos que al ojo humano parecían seguir un patrón determinado. Usando métodos que se utilizan normalmente en cristalografía, los científicos finalmente pudieron reconocer los patrones particulares que distinguen los dos"La estructura de los ojos de la polilla está perfectamente organizada. Los pezones están muy ordenados y las direcciones preferidas se muestran en la organización estructural", explica Kovalev, biofísico y autor principal del estudio. Los científicos ya eran conscientes de la estricta simetría de la estructura del ojo. Sin embargo, el hecho de que esto pase directamente al nano-nivel y se repita en toda la superficie en el llamado dored, es un nuevo hallazgo importante.
Entonces, ¿qué simetría tiene la piel de serpiente, que a primera vista parece similar, quizás incluso más perfectamente organizada? "En comparación con la estructura del ojo de la polilla, la estructura de la piel de la serpiente no está organizada", explica Kovalev. Continuó: "Si nos concentramos en un hoyuelo en la piel, como un pezón en el ojo, solo vemos una nube difusa de más hoyuelos en los alrededores cercanos. No se pueden definir direcciones particulares ni la disposición regular. Esta estructura desorganizada continúa en toda la superficie. "
Por sí solos, estos hallazgos sobre la estructura organizada del ojo, por un lado, y la estructura desorganizada de la piel, por otro, no son especialmente significativos. Pero al tomar el denominador común, es decir, investigar ambas estructuras con el mismo grado de resolución,Es posible por primera vez comparar estructuras fundamentalmente diferentes, explica Gorb: "Sin embargo, el grado de organización 'coincidente' no es una coincidencia, sino el resultado de la evolución. Eso significaría que la organización perfecta le da a la polilla su increíble visión nocturna,mientras que la organización imperfecta en la piel de serpiente asegura las mejores propiedades de fricción. "Eso suena lógico, cuando se consideran las leyes de la física, que una estructura simétrica es necesaria para una buena visión y las buenas propiedades de fricción requieren que la superficie se ordene en el contacto con el suelo parasea lo más bajo posible.
Si los investigadores de Kiel hubieran seguido los enfoques habituales y hubieran comparado serpientes con serpientes y polillas con polillas, la organización de los elementos a nivel nano difícilmente se habría considerado significativa. "Al comparar especies evolutivas distantes, ahora vemos quela clave para comprender las funciones de la superficie debe estar en el nivel más pequeño. Cada superficie biológica está adaptada a su entorno, y estas adaptaciones se reflejan en la organización de sus elementos más pequeños en un cierto grado perfecto o imperfecto ", concluye Gorb.
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Materiales proporcionado por Christian-Albrechts-Universitaet zu Kiel . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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