Você já esmagou um inseto e se perguntou por que ele continua zumbindo? Agora, think about um pneu de carro rolando por cima dele; a maioria das criaturas seria esmagada, mas não esse besouro diabólico. Uma pesquisa publicada na Nature descobriu que este incomum habitante do deserto do sudoeste dos EUA ignora forças que esmagariam outros insetos, graças a um exoesqueleto mais resistente que o aço. Os cientistas só recentemente decifraram o código, atropelando esta pequena fera e espiando dentro dela com varreduras de alta tecnologia. Suas descobertas revelam uma armadura semelhante a um quebra-cabeça que ri diante da pressão esmagadora, inspirando o futuro; tudo, desde peças de bicicletas até aeronaves.
Por que o besouro de ferro pode sobreviver sendo atropelado por carros
Vindo de matagais secos na Califórnia e no Arizona, o diabólico besouro de ferro (Phloeodes diabolicus) não pode voar; é um abraço terrestre que desenvolveu uma armadura para afastar predadores como musaranhos e coiotes. Pesando apenas três gramas, ele possui um exoesqueleto que suporta apenas os 100 Newtons de força de um pneu de carro na terra, sem deformar. “Um pneu de carro aplicaria uma força de cerca de 100 Newtons se passasse por cima do besouro em uma superfície de terra”, explicou Pablo Zavattieri, professor da Universidade Purdue, no estudo inovador da equipe. Usando apenas placas de aço compressivas, o laboratório David Kisailus da Universidade da Califórnia, em Irvine, empurrou uma amostra para 150 Newtons, 39.000 vezes o seu peso corporal, antes de qualquer fratura. Outros besouros terrestres cederam pela metade. “Este diabólico besouro blindado não é capaz de voar para longe, por isso está adaptado para viver no solo. Ele praticamente tem que ficar lá e aguentar”, observou Kisailus durante experimentos onde o besouro sobreviveu ileso a dois capotamentos de carro. A tomografia computadorizada revelou o segredo: os élitros (asas anteriores endurecidas fundidas em um escudo) se encontram em uma sutura central que lembra lâminas de serra de vaivém entrelaçadas.
Cientistas decodificam a armadura de quebra-cabeça que protege o besouro de ferro
Aqui está a parte genial: a física encontra a biologia em uma defesa dupla. Quando comprimidas, as lâminas das peças do quebra-cabeça na sutura ficam bem presas, impedindo-as de se soltarem como Lego barato. Em seguida, as camadas delaminam graciosamente, amassando apenas o suficiente para absorver energia sem colapso complete. “A sutura funciona como um quebra-cabeça. Ela conecta várias peças do quebra-cabeça das lâminas exoesqueléticas no abdômen sob os élitros”, descreveu Zavattieri, depois que simulações e réplicas impressas em 3D confirmaram o mecanismo. Essa configuração dissipa a força do pescoço vulnerável, onde a maioria dos besouros se agarra. Somente sob cargas extremas de laboratório ele falhou espetacularmente, mas pneus do mundo actual? Sem concurso. As fibras proteicas em camadas do élitra são ricas em glicina e apenas reticuladas como um favo de mel resistente, adicionando flexibilidade sem fragilidade. A equipe de Kisailus mediu-o apenas 105% mais resistente do que os padrões de alumínio para aeronaves em testes de compressão. “Tivemos que testar o folclore”, admitiu Kisailus, rindo ao verificar os mitos dos atropelamentos com atropelamentos reais.
Inspiração da engenharia do Ironclad Beetle: do bug aos parafusos
Os consertadores da natureza estão apenas sonhando alto. A equipe de Zavattieri imitou a sutura em fixadores de fibra de carbono, tão fortes quanto os de metallic, mas muito mais resistentes, dobrando antes de quebrar. “Este trabalho mostra que podemos ser capazes de mudar do uso de materiais fortes e frágeis para outros que podem ser fortes e resistentes, dissipando energia à medida que quebram. Foi isso que a natureza permitiu que o diabólico besouro blindado fizesse”, concluiu Zavattieri em seu artigo na Nature. Think about capacetes de bicicleta ou armações de drones roubando o truque inteligente deste besouro, um equipment muito mais leve que se amassa perfeitamente, deixando você sem nenhum arranhão. A equipe de Kisailus é experiente em biomimética (eles desenvolveram golpes insanos de camarão louva-a-deus em um estudo anterior) e agora também estão de olho em soluções para aviões: juntas de asas ou pedaços de fuselagem que evitam ataques de pássaros. O baixo metabolismo do besouro significa que não há desperdício de energia durante o voo, toda ela aplicada na armadura. 35% de proteína, 35% de quitina e uma matriz mineral que apenas a mantém com rigidez.Somente além dos laboratórios, esta história nos humilha. Em um mundo de predadores que esmagam e agarram, para este pequeno ser, a evolução forjou um tanque do zero, sem necessidade de tecnologia. Encontrar um na natureza? Não passe por cima dele, tire o chapéu para um sobrevivente que está nos ensinando a construir de forma mais resistente.
