Las mariposas forman parte de los insectos más populares y admirados por los seres humanos, en gran parte gracias al colorido de sus alas. Sin embargo, estas cumplen mucho más que una función estética o de permitir su vuelo, sino que intervienen también en la regulación de su temperatura.

Un equipo de investigadores de la Universidad de Columbia ha publicado un artículo en la revista Nature Communications en el que explican cómo las delicadas membranas que conforman las alas de las mariposas pueden sobrecalentarse rápidamente a la luz del sol y enfriarse demasiado al volar en entornos fríos.

Las alas de las mariposas cuentan con una serie de adaptaciones estructurales y de comportamiento que les permiten regular su temperatura en diferentes ambientes. Las delgadas membranas que las conforman contienen una red de células que funcionan como sensores mecánicos y de temperatura. Por medio de estos, pueden determinar con precisión la intensidad y la dirección de la luz solar, y modificar su temperatura para funcionar de manera óptima.

Simulando diferentes condiciones ambientales

Los investigadores diseñaron una técnica no invasiva basada en imágenes hiperespectrales infrarrojas en la que cada píxel de una imagen representa un espectro infrarrojo. Por medio de esta, lograron hacer mediciones precisas de las distribuciones de temperatura sobre las alas de las mariposas.

Entonces simularon un entorno natural dentro del laboratorio a fin de cuantificar las contribuciones de varios factores como la intensidad de la luz solar, la temperatura del ambiente terrestre y la “frialdad” del cielo sobre la temperatura de las alas de las mariposas.

Fue así como descubrieron que, bajo todas estas condiciones ambientales, las áreas de las alas de mariposa que contienen células vivas (las venas y el órgano androconial siempre se encuentran más frías que las regiones “sin vida” (sin células vivas” del ala debido al enfriamiento radiativo mejorado.

Respuesta con comportamientos especializados

El estudio incluyó la observación del comportamiento de mariposas vivas de seis familias de las siete registradas hasta ahora, y en todas se observó que responden con comportamientos especializados para evitar el sobrecalentamiento o sobreenfriamiento de sus alas. Es decir, estas estructuras se encargan de mantener una temperatura adecuada para su óptimo funcionamiento.

Imágenes infrarrojas de mariposas. El brillo en cada una se correlaciona con la capacidad de enfriamiento radiativo atribuida a sus alas. Crédito: Nanfang Yu y Cheng-chia Tsai/Columbia Engineering.

“Cada ala de una mariposa está equipada con unas pocas docenas de sensores mecánicos que proporcionan retroalimentación en tiempo real para permitir patrones de vuelo complejos”, aseguró el investigadores Nanfang Yu, de Columbia Engineering.

Alas llenas de vida

Tras quitar las escamas de las alas para analizar su interior, los investigadores también descubrieron que estas cuentan con un “corazón”, que late unas pocas docenas de veces por minuto para dirigir el flujo de sangre a través de un órgano androconial que poseen algunas especies de mariposa.

“Las alas de las mariposas son esencialmente paneles de detección de luz de vectores mediante los cuales las mariposas pueden determinar con precisión la intensidad y la dirección de la luz solar, y hacer esto rápidamente sin usar sus ojos”, añadió Yu.

Nuevas consideraciones para el diseño de máquinas voladoras

Se trata de un hallazgo muy interesante considerando que las mariposas son admiradas por la variedad y peculiaridad de los diseños y colores de sus alas. Y no solo es útil para conocer mejor su funcionamiento o anticiparse a los efectos del cambio climático sobre ellas, sino que también pueden tener aplicación en el diseño de las alas de máquinas voladoras.

“Esta es una inspiración para diseñar las alas de las máquinas voladoras: quizás el diseño de las alas no debe basarse únicamente en consideraciones de dinámica de vuelo, y las alas diseñadas como un sistema sensorial mecánico integrado podrían permitir que las máquinas voladoras se desempeñen mejor en condiciones aerodinámicas complejas”.

La bióloga de Columbia Naomi E Pierce no se equivoca al sugerir que es necesario “reconceptualizar el ala de la mariposa como una estructura dinámica y viva en lugar de como una membrana relativamente inerte”, pues ciertamente poseen vida.

Referencia:

Physical and behavioral adaptations to prevent overheating of the living wings of butterflies. https://dx.doi.org/10.1038/s41467-020-14408-8