Como insectos sociales, las hormigas dependen particularmente de optimizar su comunicación para alejar a los enemigos y reconocer a los individuos de su propia colonia. También deben protegerse contra la desecación. Sus cuerpos están cubiertos con sustancias similares a la cera conocidas como hidrocarburos cuticularesCHC que sirven para ambos propósitos: comunicación y protección contra la desecación. Sin embargo, aunque el reconocimiento de otras hormigas requiere que la capa de CHC no sea demasiado sólida, lo que facilita que otras hormigas detecten las señales químicas en la capa, la protección contra la desecación requieresea lo más sólido posible. Para resolver este conflicto entre las necesidades de comunicación e impermeabilización, esta capa está compuesta de CHC con propiedades físicas especiales, como descubrieron los biólogos ". Nos sorprendió descubrir que la capa no se derrite aluna temperatura específica o un rango de temperatura estrecho, sino que tiene un rango de fusión enorme: comienza a derretirse a menos menos 45 grados Celsius ysolo es completamente líquido por encima de 30 a 40 grados centígrados ", explicó el Dr. Florian Menzel de la Universidad Johannes Gutenberg de Mainz JGU."Descubrimos que la capa está, de hecho, compuesta de una mezcla de componentes líquidos y sólidos, similar a los cubitos de hielo en un vaso de agua o miel líquida que contiene cristales de azúcar".
Funciones en conflicto: comunicación versus impermeabilización
La capa de CHC que cubre los cuerpos de casi todos los insectos como una piel externa ya se ha estudiado en detalle. Por ejemplo, los científicos ya saben que los CHC forman una mezcla de varias docenas a más de cien compuestos diferentes y que cada especie de hormiga tienesu propia mezcla distintiva de hidrocarburos. La composición química de los hidrocarburos determina no solo su contenido de información, sino que también influye en qué tan bien la capa previene la desecación ". En otras palabras, las sustancias tienen que servir para diferentes propósitos simultáneamente, lo que, por supuesto, puedeser un problema ", dijo Menzel.
Junto con el químico Dr. Svenja Morsbach del Instituto Max Planck de Investigación de Polímeros en Mainz y el físico Dr. Bérengère Abou del Centro Nacional de Investigación Científica CNRS en París, Menzel ha estudiado las propiedades físicas de esta cera.como capa, en particular los rangos de fusión de los hidrocarburos y sus características de flujo. Hasta la fecha, ninguno ha sido un problema en la investigación.
Viscosidad similar a la del aceite de motor
Encontrar métodos adecuados para investigar cantidades tan pequeñas de material fue particularmente desafiante. Basado en una fórmula desarrollada por Albert Einstein, Abou había desarrollado una nueva técnica microrreológica para medir la viscosidad en este caso, que permite medir gotas de líquido tan pequeñas como 100 pikolitrosSe descubrió que la viscosidad de la capa de CHC era similar a la del aceite de motor. Aunque las mezclas de hidrocarburos investigadas eran completamente diferentes entre sí los CHC de once especies de hormigas diferentes se incluyeron en el estudio, la viscosidad fue muy similarpara todas las especies. El equipo de investigación atribuye esta similitud al hecho de que el intercambio de señales de comunicación puede requerir un grado específico de viscosidad o fluidez.
La composición química de la capa de cera sola no predice su capacidad de impermeabilización
Los científicos del Instituto Max Planck de Investigación de Polímeros emplearon calorimetría diferencial de barrido DSC para determinar el comportamiento de fusión de los hidrocarburos. "Nos sorprendieron los resultados. Hasta la fecha, este aspecto ha sido descuidado en gran medida, mientras que numerosos estudios suponían implícitamenteque la capa de CHC es completamente sólida a temperatura ambiente ", dijo Menzel. En todo el rango de fusión, entre menos 45 grados Celsius y más 40 grados Celsius, los hidrocarburos toman la forma de una mezcla de componentes líquidos y sólidos. Según Menzel,esta mezcla líquido-sólido es esencial para permitir que la capa de CHC cumpla con ambos propósitos. "Podría haber un conflicto fundamental entre las dos funciones de impermeabilización y comunicación, lo que hace que la evolución de los CHC sea particularmente intrigante", agregó el biólogo.En este caso, el comportamiento de fusión de los CHC, que depende directamente de su composición química, sería una de las características funcionales más importantesde la capa cerosa de CHC.Determina con qué eficacia la capa de CHC inhibe la desecación a diferentes temperaturas, mientras que al mismo tiempo influye en cómo se intercambian las señales.Esto no solo se aplica a las hormigas, sino también a casi todos los demás insectos.
Menzel y su equipo ahora planean investigar cómo cambia la viscosidad y el comportamiento de fusión de los hidrocarburos cuando las hormigas pueden aclimatarse a diferentes temperaturas durante varias semanas. Los insectos pueden confiar en tales estrategias de aclimatación para sobrevivir a las fluctuaciones de temperatura que están asociadas con un mayor riesgo de desecación.
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Materiales proporcionado por Johannes Gutenberg Universitaet Mainz . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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