Los científicos japoneses han descubierto cómo las mariquitas doblan sus alas trasplantando un ala artificial transparente sobre el insecto y observando su mecanismo de plegado subyacente. Los hallazgos del estudio, que ayudan a explicar cómo las alas pueden mantener su resistencia y rigidez durante el vuelo, al tiempo que se vuelven elásticas para plegarse y almacenarse en el suelo, proporcionan pistas para el diseño innovador de una amplia gama de estructuras desplegables, desde antenas satelitales hasta instrumentos médicos microscópicos y artículos para uso diario, como paraguas y ventiladores.

Las mariquitas son insectos altamente móviles que pueden cambiar entre caminar y volar con facilidad y velocidad porque pueden desplegar y colapsar rápidamente sus alas. Sus alas consisten en el elítra endurecido, las alas delanteras con las manchas familiares y las alas traseras de membrana blanda utilizadas para el vuelo, que están cubiertas y protegidas por el elítra.

Estudios anteriores han sugerido que los movimientos hacia arriba y hacia abajo en el abdomen y los complejos patrones de pliegues similares a origami en las alas juegan un papel importante en el proceso de plegado, pero cómo el movimiento simple produce una forma plegada tan intrincada sigue siendo un misterio. Las mariquitas cierran sus elítras antes de plegarse las alas, evitando la observación del proceso detallado, y como los elítras son elementos esenciales para plegarse, tampoco se pueden quitar para revelar lo que hay debajo.

Para estudiar el mecanismo y la estructura de plegado, un grupo de investigación japonés construyó un elitron artificial transparente a partir de resina curada con luz ultravioleta, a menudo aplicada en el arte de uñas, utilizando una impresión de silicio de un elitron que extrajeron de una mariquita manchada de Coccinella septempunctata, y lo trasplantaron para reemplazar las alas delanteras faltantes.

El grupo, dirigido por el profesor asistente Kazuya Saito del Instituto de Ciencias Industriales de la Universidad de Tokio, utilizó cámaras de alta velocidad para observar los movimientos de plegado y despliegue de las alas traseras. Los científicos descubrieron que las mariquitas usan hábilmente el borde y la superficie inferior del elitron, cuya curvatura se ajusta a la forma curva característica de las venas de las alas traseras, para doblar las alas a lo largo de las líneas de pliegue, junto con movimientos de elevación abdominales que resultan en el roce y la tracción de las alas traseras en su espacio de almacenamiento dorsal.

«No estaba seguro de si la mariquita podría doblar sus alas con un elitron artificial hecho de resina para uñas», dice Saito. «Así que me sorprendí cuando descubrí que podía.»

Además, los investigadores utilizaron la tomografía computarizada (TC) para investigar las formas tridimensionales (3D) de las alas plegadas y desplegadas, y los puntos de flexión en el área rígida de las alas traseras para comprender el mecanismo de transformación del ala que da lugar a la rigidez y la resistencia necesarias para volar, y la elasticidad que facilita el plegado. Revelaron que una forma curva en las venas, muy parecida a la del resorte de cinta, el aparato utilizado para medir también conocido como cinta de carpintero, ayuda a sostener las alas. Estructuras similares en forma de resorte de cinta, fuertes y firmes cuando se extienden, pero que se pueden doblar arbitrariamente y almacenar en forma compacta, se utilizan ampliamente en brazos de extensión y bisagras de estructuras desplegables espaciales como antenas de satélite.

«La técnica de las mariquitas para lograr plegados complejos es bastante fascinante y novedosa, especialmente para los investigadores en los campos de la robótica, la mecánica, la ingeniería aeroespacial y mecánica», dice Saito.

Comprender cómo las mariquitas pueden lograr los requisitos conflictivos de fortificar sus alas traseras con fuerza y estabilidad para el vuelo, al tiempo que las hacen flexibles para plegarse y almacenarse de forma compacta después del aterrizaje tiene implicaciones significativas para la ciencia de la ingeniería.