Un nuevo estudio del Instituto de Tecnología de Georgia sugiere que los músculos de un elefante no son la única forma en que estira su trompa: su piel doblada también juega un papel importante. La combinación de músculo y piel le da al animal la versatilidad para agarrar la frágil vegetación y desgarrar los troncos de los árboles.
La investigación, en colaboración con Zoo Atlanta, encuentra que la piel de un elefante no se estira uniformemente. La parte superior de la trompa es más flexible que la inferior, y las dos secciones comienzan a divergir cuando un elefante alcanza más del 10 %. Al estirarse para buscar comida u objetos, la sección dorsal del tronco se desliza más hacia adelante.
Los hallazgos podrían mejorar la robótica, que hoy en día generalmente se construye para una gran fuerza o flexibilidad. A diferencia de la trompa de un elefante, las máquinas no pueden hacer ambas cosas.
Como ejemplo, los autores del estudio apuntan a la robótica blanda. Sus cavidades llenas de líquido permiten movimientos flexibles pero pueden romperse fácilmente cuando se aplican fuerzas. Los investigadores dicen que los hallazgos de los elefantes sugieren que envolver la robótica blanda con una estructura similar a la piel podría dar a las máquinas protección y fuerza mientras continúa permitiendo la flexibilidad.
El artículo está publicado en el procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias (PNAS) por el mismo equipo de Georgia Tech que escribió un estudio el verano pasado sobre cómo los elefantes usan los músculos de la trompa para inhalar comida y agua.
«Cuando las personas extienden la lengua, un tejido deshuesado lleno de músculos similar en composición a la trompa de un elefante, se estira de manera uniforme. Esperábamos lo mismo cuando desafiamos a un elefante a buscar comida», dijo Andrew Schulz, líder del estudio. autor y un Ph.D. estudiante en la Escuela de Ingeniería Mecánica George W. Woodruff de Georgia Tech. Él y el equipo filmaron a dos elefantes de la sabana africana que buscaban cubos de salvado y manzanas en el zoológico de Atlanta.
«Pero cuando miramos las imágenes de nuestra cámara de alta velocidad y trazamos los movimientos del baúl, nos sorprendimos. La parte superior e inferior no eran iguales en absoluto», dijo Schulz.
Después de ver el video, Schulz estiró el tejido de un elefante disecado para comprender mejor la elasticidad de la piel. Fue entonces cuando descubrió que la parte superior de la piel, que está doblada, es un 15% más flexible que la parte inferior arrugada. También fue cuando el equipo se dio cuenta de que no solo estaban viendo movimiento muscular en el video. También estaban rastreando una gruesa capa de piel.
«Los pliegues de piel flexibles son la innovación del elefante», dijo David Hu, asesor de Schulz y profesor en la Escuela Woodruff y la Escuela de Ciencias Biológicas. «Protegen la sección dorsal y facilitan que el elefante alcance hacia abajo, el estilo de agarre más común al recoger objetos».
El estudio de Georgia Tech también encontró que la trompa de un elefante se diferencia de otros apéndices deshuesados y llenos de músculos que se encuentran en la naturaleza, como los tentáculos de los calamares y los pulpos. En lugar de extenderse uniformemente, un elefante estira telescópicamente su trompa como un paraguas, alargándose gradualmente en ondas.
Un elefante primero extiende la sección que incluye la punta de su trompa, luego la sección adyacente y así sucesivamente, volviendo gradualmente hacia su cuerpo. Schulz dice que el movimiento progresivo hacia la base es intencional.
«Los elefantes son como las personas: son perezosos», dijo. «La sección al final de la trompa es de 1 litro de músculo. La sección más cercana a la boca tiene de 11 a 15 litros de músculo. Un elefante primero estirará el extremo de la trompa y luego la sección adyacente, porque son más fáciles para moverse. Si un elefante no tiene que trabajar muy duro para alcanzar algo, no lo hará».
Schulz dijo que tuvo que confiar en un dibujo de 1908 cuando aprendió sobre la anatomía de la trompa porque los científicos e ingenieros no han investigado mucho sobre la biomecánica de los elefantes durante el último siglo. Parte de su curiosidad por los elefantes se basa en ayudarlos; él piensa que una mejor comprensión de los animales conducirá a mejores esfuerzos de conservación. Como ingeniero mecánico, Schulz también ve las aplicaciones de la robótica.
«La robótica suave creada con un diseño de inspiración biológica siempre se basa en el movimiento muscular. Si estuvieran envueltos con una piel protectora, como la trompa llena de músculos de un elefante, las máquinas podrían aplicar fuerzas más grandes», dijo. «El año pasado aprendimos que un tronco es un hidrostato muscular multipropósito. Ahora sabemos que la piel es otra herramienta a su disposición».
