El pico del tucán

Como volar no es su fuerte, este habitante del centro y del sur de América se desplaza dando saltitos. Algunas especies del tucán emiten un sonido parecido al de la rana, pero de mayor intensidad. De hecho, puede escucharse en la jungla a casi un kilómetro (media milla) de distancia. Sin embargo, lo que más sorprende a los científicos es su pico.

Reflexione: El pico de algunos tucanes alcanza el tercio de la longitud de su cuerpo. Uno pensaría que pesa mucho, pero no. La superficie del pico está hecha de queratina, la misma sustancia que contienen las uñas y el cabello, así como de varias capas de pequeñas placas hexagonales sobrepuestas en forma de tejas.

Su consistencia se ha comparado con una esponja rígida. Algunas partes son huecas y otras están formadas por filamentos y membranas, que lo hacen sumamente ligero y resistente. Es casi casi como si el tucán fuera un experto en ingeniería mecánica.

La estructura de su pico le permite absorber fuertes impactos. Con razón los expertos quieren adaptarla a las necesidades de la industria aérea y automotriz. Los tableros de mandos hechos con materiales semejantes a los del pico del tucán ofrecerían mayor protección a los automovilistas en caso de choque.

La fría luz de la luciérnaga

En las zonas tropicales y templadas de nuestro planeta vive la luciérnaga, un insecto que se caracteriza por los destellos de luz que emite para atraer a su pareja. Cabe destacar que este tipo de luz es superior tanto a la incandescente como a la fluorescente que el hombre ha logrado producir. Así que la próxima vez que revise su factura de la luz, piense en lo que algo tan pequeño como la luciérnaga es capaz de hacer.

Reflexione: La bombilla incandescente solo emite un 10% de su energía en forma de luz; el resto prácticamente se desperdicia, pues se transforma en calor. La bombilla fluorescente realiza mucho mejor su función, ya que emite el 90% de su energía en forma de luz. Pero ni una ni otra iguala a la luciérnaga. En el caso de esta, casi el cien por ciento de su energía se transforma en luz, emitiendo muy pocos rayos ultravioletas e infrarrojos.

El secreto de la luciérnaga radica en una reacción química que tiene lugar en ciertas células especializadas llamadas fotocitos. En el proceso, una sustancia conocida como luciferina se combina con el oxígeno (que sirve de combustible) bajo la acción de la enzima luciferasa. Dicha reacción genera luz fría, llamada así porque prácticamente no emite calor. Con razón Thomas Edison, el inventor de la bombilla, “debió sentir envidia de las luciérnagas”.

El sistema de navegación de la mariposa

La mariposa monarca viaja 3.000 kilómetros (1.800 millas) desde Canadá hasta una pequeña zona boscosa de México. ¿Cómo se guía si su cerebro es apenas del tamaño de la cabeza de un alfiler?

Analice lo siguiente: La monarca está dotada de una brújula solar, cuyo referente fijo es el Sol. Además, emplea un reloj circadiano sumamente exacto (una función biológica basada en un ciclo de veinticuatro horas) que le sirve para reajustar su rumbo en función de la trayectoria del astro rey. La mariposa “construye su reloj circadiano de una forma jamás vista en otros insectos o mamíferos”.

Conocer mejor los secretos del reloj circadiano de la monarca podría ayudar a los científicos a lograr un mejor entendimiento de esta función en los seres humanos y los animales. Incluso podrían descubrirse nuevos tratamientos para los trastornos neurológicos. Es importante comprender cómo procesa el cerebro la información sobre el tiempo y el espacio, y la monarca es un caso extraordinario en este campo.

Las patas de la gaviota

La gaviota no se congela aunque esté parada sobre el hielo. ¿Cómo conserva el calor en su cuerpo? Parte del secreto estriba en el sistema de intercambio de calor que tiene en las patas.

Analice lo siguiente: Los sistemas de intercambio de calor consisten en un tubo que transporta líquido caliente muy cerca de otro tubo que transporta líquido frío. Si ambos líquidos fluyen en la misma dirección, solo se transfiere, como mucho, la mitad del calor. Pero si fluyen en direcciones contrarias, se transfiere casi el cien por ciento del calor.

En el sistema de intercambio de calor de las patas de la gaviota, la sangre fluye en direcciones contrarias. La que va hacia abajo se enfría a una temperatura que casi llega al punto de congelación, y la que regresa al cuerpo se va calentando de nuevo. Respecto a las aves que viven en climas fríos, el principio de intercambio de calor contracorriente es tan eficaz e ingenioso que el hombre lo ha adaptado a las obras de ingeniería a fin de conservar energía.

Una sorprendente colaboración en el suelo

Una asombrosa colaboración que se produce en el suelo entre ciertas plantas y bacterias hace posible la vida.

Analice lo siguiente: El nitrógeno es un gas esencial para el crecimiento y la reproducción vegetal. No obstante, para que las plantas lo puedan utilizar, este gas primero debe pasar por un proceso de fijación que lo transforma en compuestos como el amoníaco. Para lograrlo, las leguminosas colaboran con bacterias del género Rhizobium. Tal colaboración —con beneficios mutuos— entre organismos de especies diferentes se denomina simbiosis.

Mediante una sustancia química especial, las leguminosas atraen hacia sus raíces a las bacterias, que penetran en ellas. Aunque las bacterias y estas plantas pertenecen a dos reinos diferentes, colaboran “en la creación de algo que, en esencia, es un nuevo órgano: un nódulo en la raíz completamente dedicado a la fijación de nitrógeno”. El interior del nódulo se convierte en el nuevo hogar y laboratorio de las bacterias. Estas se valen principalmente de una enzima especial —un tipo de proteína denominada nitrogenasa— para fijar el nitrógeno que toman del aire acumulado en el suelo.

“Toda la nitrogenasa que existe en el planeta [...] podría caber en un cubo grande”, por ello, cada molécula cuenta. Pero hay un problema: el oxígeno anula la función de la nitrogenasa. ¿Cómo evitarlo? Las leguminosas producen una sustancia especial que elimina cualquier molécula de oxígeno potencialmente dañina.

Alrededor del nódulo hay una membrana que controla el intercambio de amoníaco, azúcares y otros nutrientes que ocurre entre los microbios y las plantas. Como todas las plantas, las leguminosas mueren con el tiempo, pero el amoníaco permanece en la tierra. Por ello, a las leguminosas se las ha calificado con razón de “estiércol verde”.

La ventilación de los termiteros

Se ha dicho, y con buena razón, que los termiteros son maravillas de la ingeniería. Estas impresionantes estructuras, construidas a base de tierra y saliva, pueden alcanzar los seis metros de altura (20 pies). El sol cuece sus paredes, de 45 centímetros (18 pulgadas) de espesor, hasta dejarlas tan duras como el hormigón. Algunos termiteros se han edificado literalmente de la noche a la mañana.

Cerca del centro del termitero vive la reina, que pone varios miles de huevos cada día. Las termitas obreras, ciegas y sin alas, se encargan de llevar los huevos a celdas especiales donde cuidan de las larvas una vez que estas salen del huevo. Ahora bien, es posible que la mayor maravilla de este nido sea su sistema de ventilación.

Analice lo siguiente: Una serie de cámaras y galerías mantienen una temperatura constante en el interior aunque las condiciones exteriores cambien. Por ejemplo, en Zimbabue (África), la temperatura exterior puede llegar a más de 38°C (100°F) durante el día y bajar hasta los 2°C (35°F) por la noche. Sin embargo, el interior del termitero se mantiene a 31°C (87°F). ¿Por qué?

En la zona inferior del termitero hay agujeros de ventilación situados estratégicamente que permiten la entrada de aire fresco, mientras que el aire caliente y viciado es expulsado por la parte de arriba. Desde una cámara subterránea entra aire más frío que circula a través de los túneles y celdas. Las termitas abren y cierran los agujeros para regular la temperatura según sea necesario. Para ellas es fundamental que la temperatura siempre sea la misma, pues eso les permite cultivar el hongo que constituye su alimento principal.

El diseño del termitero es tan extraordinario que un grupo de arquitectos empleó un sistema parecido para construir un edificio de oficinas en Zimbabue. Dicho edificio tan solo consume el 10% de la energía que necesitaría uno del mismo tamaño construido según los modelos tradicionales.

El adhesivo del geco

A los científicos les admira la capacidad que tiene el geco para escalar superficies lisas —incluso para correr boca abajo por los techos— sin resbalar. ¿Cómo logra este pequeño lagarto realizar tal proeza? Efectivamente, las patas de este reptil se asemejan a manos y se aferran a las superficies lisas con pasmosa agilidad. Cada dedo tiene unas laminillas revestidas de millares de estructuras parecidas a pelos de las que brotan centenares de filamentos o garfios microscópicos. Las fuerzas de interacción molecular (denominadas fuerzas de Van der Waals) que se generan entre estos filamentos y la superficie son capaces de soportar el peso del cuerpo del animal, incluso cuando se desplaza boca abajo sobre cristal.

Los investigadores quieren crear adhesivos que, al igual que las patas del geco, se adhieran a las superficies planas. Tales sustancias tendrían, entre otras, “una amplia variedad de aplicaciones en el campo de la medicina, desde vendajes resistentes al agua hasta una cinta adhesiva que sustituya las suturas quirúrgicas”.