Ventajas y habilidades. Develan cómo comenzaron a volar los murciélagos y se abre el camino a desarrollar drones más sofisticados

SAN CARLOS DE BARILOCHE.- Con resultados que abren la puerta al desarrollo de drones más sofisticados, un equipo de investigadores del Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (Conicet) develaron cómo comenzaron a volar los murciélagos.

“Los drones, como los pequeños aparatos que están en Marte, son muy toscos todavía. Hay mucho interés desde el campo militar, de la ingeniería y de un sinfín de aplicaciones prácticas más, por entender el vuelo de los animales, para fabricar máquinas que se les parezcan y poder explorar las ventajas prácticas y habilidades con las que cuentan los animales para moverse en el aire”, explicó Norberto Giannini, doctor en Ciencias Biológicas.

El líder del estudio, que es científico del Conicet en la Unidad Ejecutora Lillo (UEL, Conicet-Fundación Miguel Lillo), agregó que los drones actuales no logran aún emular los sofisticados sistemas biomecánicos que tienen desarrollados los animales para volar. En ese sentido, develar el origen de las características aerodinámicas de los organismos vivos de la naturaleza podría significar un gran avance para la creación de máquinas.

Junto con un equipo internacional, Giannini estudió cómo fue que comenzaron a volar los murciélagos en la era primitiva. Estos animales son los únicos mamíferos voladores y uno de los tres ejemplos que ofrece la naturaleza de evolución del vuelo propulsado.

Tal como se desprende de la investigación, el vuelo propulsado es el modo de locomoción animal más exigente. Los tres orígenes independientes del vuelo propulsado en los vertebrados se encuentran entre las principales transiciones macroevolutivas del Fanerozoico (que abarca desde hace unos 540 millones de años hasta la actualidad).

Estos eventos estuvieron muy espaciados en el tiempo geológico: los pterosaurios desarrollaron por primera vez vuelos propulsados en el Triásico Tardío; los dinosaurios (aves) en el Jurásico Tardío; y los mamíferos (murciélagos) en el Eoceno temprano. Hasta ahora, la comprensión de los orígenes del vuelo de los murciélagos es precaria.

“Pterosaurios, aves y murciélagos son los únicos vertebrados con la capacidad de vuelo propulsado, es decir, batido con alas. Y, comparados con los insectos, son mucho más grandes. Pero los murciélagos actuales tienen un vuelo muy sofisticado, porque su aparato alar está muy evolucionado y tienen muchísimos detalles de funcionamiento. Nosotros buscamos el murciélago fósil más antiguo que se descubrió, para ver cómo fue que se inició en el vuelo. Cómo fue que hizo esa primera transición del planeo al vuelo”, indicó Giannini.

Tal como señalaron desde el Conicet, en 1859, Charles Darwin ya había postulado teóricamente, en su libro El origen de las especies, que los murciélagos habían pasado de planear a volar en el aire. Actualmente se sabe que esto pudo haber sido posible gracias a mutaciones de la mano que la convirtieron en palmeada y alargada y se integró en un bauplan (plan corporal) planeador preexistente.

Por primera vez, el equipo de Giannini logró comprobar esa teoría conjugando tres avances científicos. En primer término, con un modelo computacional lo suficientemente apto para simular el vuelo de los murciélagos primitivos. En segundo lugar, con el fósil de murciélagos más antiguo del que se tenga registro: Onychonycteris finneyi. Se trata de un animal que vivió hace 52 millones de años, en el Eoceno temprano. En 2008 se hallaron dos fósiles que están conservados en Canadá y Nueva York.

Finalmente, los expertos pudieron emular la atmósfera de esa época –mucho más densa que la actual–, con el fin de establecer los mecanismos implicados en la evolución del vuelo propulsado en los mamíferos en el medio que les tocó para evolucionar.

Aletear o planear

Así lo explicó Giannini: “Aves y mamíferos vuelan aleteando, moviendo sus alas se propulsan en el aire. En contraste a otras especies que hacen planeo, como la ardilla voladora, los murciélagos utilizan su fuerza muscular y sus alas. Esa transición es biomecánicamente muy demandante, es difícil. Los desafíos en el medio aéreo para volar son muchos desde el punto de vista biomecánico. El animal tiene que superar la gravedad, los riesgos de chocar, caerse. Además, el aire es un fluido poco denso comparado con el agua, entonces es difícil usarlo para desplazarse”.

El investigador agregó que volar implica pasarle energía al aire en una forma específica: “Lo mismo pasa con un pez que está aleteando dentro del agua, pero el medio fluido es más fácil de operar desde el punto de vista de la fuerza que el animal puede ejercer sobre el medio. La aleta de un pez puede ser muy chiquita, mientras que el ala de un mamífero comparativamente es muy grande. Se necesita una estructura anatómica muy grande. Llegar evolutivamente a ese punto es muy difícil. Es uno de los problemas que se planteó Darwin, que hablaba de lo dificultoso de esa transición, y que logramos comprobar”.

A partir del estudio, que fue publicado en la prestigiosa revista internacional Communications Biology, del grupo Nature, los científicos demostraron que el murciélago fósil clave, Onychonycteris finneyi, era capaz de planear y aletear. Esa característica respalda la actual hipótesis del planeo sobre los orígenes del vuelo de los mamíferos por motivos aerodinámicos.

“Se puede apuntar a una validación de la teoría darwiniana de que el origen del vuelo era desde un planeador hacia un volador. Eso significa que resultan debilitadas otras teorías, que postulaban que el origen del vuelo en murciélagos podría ser desde el suelo, que postula que los animales corrían rápido hasta adquirir velocidad y eventualmente elevarse y volar como se acepta hoy para aves. En murciélagos esto es muy poco probable, porque sus miembros son estructuralmente distintos y no pueden correr”, subrayó Giannini.

Y añadió: “Se necesita que el aire circule por las alas. Las alas son las que hacen esa diferencia de presión que produce la sustentación. La energía para mover las alas se origina en los propios músculos batiendo el aire. El aire pasa a través de las alas y ahí se produce la sustentación, la fuerza aerodinámica que lo mantiene en ese vuelo nivelado. Demostramos que la fuerza muscular estimada para el fósil es suficiente para esa anatomía, tanto en condiciones normales como hiperdensas. Y también puede planear, eso es lo que une a los dos sistemas”.

Los científicos también observaron que la transición del planeo al vuelo incluso podría haber ocurrido antes de lo que se creía. “Si bien descubrimos que en una atmósfera hiperdensa ya podían sustentar el vuelo, se puede ver que la transición habría ocurrido en una estructura aún más primitiva de la que estamos observando en el fósil. Es decir, que anteriormente a este fósil podría haber habido un animal planeador, más primitivo, que transicionó al vuelo”, advirtió Giannini.

A partir de estos resultados, los expertos buscarán ponerlos a prueba no con un modelo computacional, sino con una versión robótica real. “Queremos comprobar en la realidad física esto que vimos teóricamente”, cerró el científico.