engranajes

Durante largo tiempo la historia ha atribuido la invención de los engranajes a los antiguos griegos, hace unos dos mil años. Pero ahora resulta que en realidad los humanos no inventaron el engranaje. Que se deba acreditar a la selección natural o a un designio deliberado puede ser tema de disputa, pero recientemente se han descubierto engranajes mecánicos en el ámbito de la biología. Damas y caballeros, les presento el Issus, un insecto fulgoromorfo.

Los engranajes en cuestión aparecen en una estructura cerca de la parte superior de cada una de las patas posteriores del insecto, llamada el trocánter. Los humanos tienen un trocánter, cerca de la parte superior del fémur que conecta con la cadera. Cuando a los humanos se les practica un recambio de cadera, parte de lo que generalmente se sustituye es el trocánter. Los artrópodos tienen una estructura análoga en sus patas, que está unida rígidamente al fémur y que se articula con la versión de la cadera en los insectos, conocida como coxa. La imagen que sigue, tomada de Wikipedia, muestra la anatomía básica de la pata de un artrópodo:

Ahora ya sabemos algo de la anatomía de las patas de los artrópodos. En todo caso, los trocánteres de las patas posteriores de las ninfas de Issus tienen unos engranajes endentados, de modo que una pata no puede moverse sin que la otra se mueva también. Aquí presentamos unas impactantes imágenes del Instituto Smithsoniano y de otras procedencias:

El artículo técnico publicado en Science explica cómo los engranajes coordinan el movimiento para asegurar que los diminutos bichos salten derechos:

Cuando una pata se mueve primero al comienzo de un salto, los dientes engranan y transmiten el movimiento a la otra pata estacionaria poniéndola en marcha. Los músculos motrices izquierdo y derecho son inervados por conjuntos independientes de dos neuronas motrices cada uno, pero todas las cuatro neuronas motrices son portadoras de unos patrones de picos sumamente sincronizados que ayudan a asegurar que se genere la misma cantidad de fuerza para cada pata. Este mecanismo neural ayuda a la sincronía de los movimientos de las patas pero no puede proporcionar la medida de sincronía que resulta durante el salto. Así, la función primordial de los engranajes es asegurar que las patas traseras se muevan de forma sincronizada con una diferencia máxima de microsegundos entre sí.

La revista Popular Mechanics añade algunos detalles sobre el mecanismo de engranaje:

Los engranajes mismos son una rareza. Con sus dientes conformados como olas ascendentes, no se parecen en nada a lo que se puede encontrar en tu auto o en un reloj de moda. (El estilo con el que estamos más familiarizados se llama un engranaje involuto, y fue diseñado por el matemático suizo Leonhard Euler en el siglo 18.) Podría haber dos razones para ello. Aunque se trata de una rareza matemática, hay una cantidad ilimitada de maneras en que se pueden diseñar engranajes endentados. De modo que o bien la naturaleza dio origen a una solución por evolución al azar, como sospecha Gregory Sutton, coautor del artículo e investigador de insectos en la Universidad de Bristol, la forma del engranaje del Issus es particularmente idónea para el trabajo que realiza. Está construido para «alta precisión y velocidad en una dirección», dice. «Es un prototipo para un nuevo tipo de engranaje».

En National Geographic, Sutton explica que imitando estos engranajes en la tecnología humana, podemos llegar a mejorar la función mecánica y a minimizar la fricción entre los engranajes:

Mediante máquinas modernas, como impresoras de 3D, podrían fácilmente crear engranajes con esos finos y aguzados dientes. Sutton se siente realmente apasionado ante estas perspectivas, y sospecha que pueden comportarse mejor en maquinas muy pequeñas. «La maquinaria moderna a menudo no funciona a escalas muy pequeñas», dice. «La fricción no importa tanto cuando uno tiene dos grandes engranajes endentados entre sí, pero cuando vas disminuyendo el tamaño, la fricción comienza ser un verdadero obstáculo.»

Los fulgoromorfos podrían ayudar a resolver este problema. «Seguimos impresionados y pasmados ante lo que encontramos en nuestro patio trasero», dice Sutton.

Así, ¿acaso estos engranajes son los únicos que conocemos en la naturaleza? Resulta que hay otros ejemplos, como lo explica el artículo en Science:

En otros ámbitos del reino animal, aparecen ruedas dentadas aparentemente ornamentales sobre la concha de la tortuga dentada Heosemys spinosa y sobre el pronoto de la chinche Arilus cristatus (Hemiptera, Reduviidae). Los corazones de los cocodrilianos tienen una válvula con rueda dentada que se cierra durante cada latido del corazón y pueden aumentar la resistencia en el flujo de salida de los pulmones. En algunos insectos, una hilera de proyecciones regularmente espaciadas funcionan como mecanismos de escape de los relojes para producir un sonido. En estos mecanismos de estridulación se desplaza un plectro a lo largo de la hilera de dientes a un ritmo de 2500 a 5000 dientes por segundo, mientras que los dientes de similar tamaño del Issus giran engranados a una velocidad de casi 50.000 dientes por segundo. A pesar de trabajar bajo condiciones mecánicas muy diferentes, las similares morfologías dentadas de las dos estructuras sugieren unas restricciones que obligan a una geometría particular.

A pesar de que hay aún más engranajes en la naturaleza, Smithsonian Magazine tiene un artículo titulado This Insect Has The Only Mechanical Gears Ever Found in Nature [Este insecto tiene los únicos engranajes mecánicos que existen en la naturaleza], donde se observa que «Este parece ser el primer diseño natural que funciona mecánicamente como nuestros sistemas de engranajes». ¿Qué es esto de «diseño natural»? Inquietos frente a la posibilidad de que los lectores pudieran comenzar a pensar que «diseño natural» implica un diseño deliberado, la revista se apresura a añadir:

«Generalmente pensamos en los engranajes como algo que vemos en maquinaria diseñada por humanos, pero hemos descubierto que esto se debe a que no estuvimos investigando con suficiente diligencia», decía Sutton. «Estos engranajes no están diseñados; evolucionaron — representando una maquinaria de alta velocidad y precisión que evolucionó para sincronización en el mundo animal.»

También el artículo en Science intentaba rehuir todo pensamiento favorable a la tesis de un diseño inteligente con estas palabras: «Los engranajes en el Issus, igual que el tornillo en los fémures de los escarabajos, demuestran que unos mecanismos que antes se creía que aparecían exclusivamente en máquinas de invención humana han evolucionado en la naturaleza».

Ahora viene la pregunta: ¿Cómo sabemos que estos engranajes «evolucionaron», en contraste a haber sido diseñados deliberadamente? Respuesta evolucionista: Porque sabemos que todo en biología surgió por evolución. Pregunta: ¿Y cómo sabemos que todo surgió por evolución? Respuesta: Porque sabemos que nada fue diseñado. Pregunta: ¡Vaya, vaya!, ¿Y cómo sabemos que nada fue diseñado? Respuesta: Porque sabemos que todo surgió por evolución.

Clarísimo, ¿verdad? Y mientras su barco se va hundiendo irremediablemente en el abismo, la orquesta materialista sigue tocando su tonada ...