Η θρυλική σωματική δύναμη των μυρμηγκιών απαιτεί γερές αρθρώσεις: Ο αυχένας ενός συνηθισμένου αμερικανικού μυρμηγκιού αντέχει σε δυνάμεις πάνω από 5.000 φορές μεγαλύτερες από το βάρος του ίδιου του εντόμου, δείχνει ένα ελαφρώς μακάβριο πείραμα αποκεφαλισμού. Τα αποτελέσματα, λένε οι ερευνητές, θα μπορούσαν να αξιοποιηθούν σε ρομπότ-αρσιβαρίστες.
Εκπληκτική… μηχανική
«Τα μυρμήγκια είναι εντυπωσιακά μηχανικά συστήματα -πραγματικά εκπληκτικά» σχολιάζει ο Κάρλος Κάστρο, καθηγητής Μηχανικής και Αεροναυπηγικής στο Πολιτειακό Πανεπιστήμιο του Οχάιο. «Πριν ξεκινήσουμε τη μελέτη, προχωρήσαμε στη μάλλον συντηρητική εκτίμηση ότι τα μυρμήγκια αντέχουν 1.000 φορές το βάρος τους. Αποδείχθηκε όμως ότι αντέχουν πολύ περισσότερο» επισημαίνει.
Δεδομένου ότι τα μυρμήγκια μεταφέρουν φορτία με το στόμα, όλο ουσιαστικά το βάρος μεταφέρεται στο λαιμό (την περιοχή που θα αντιστοιχούσε στον τράχηλο στον άνθρωπο). Για να μετρηθεί όμως η αντοχή της άρθρωσης, οι ερευνητές χρειάστηκε ουσιαστικά να αποκεφαλίσουν τα μυρμήγκια. «Για να καταλάβεις πώς λειτουργεί οποιοδήποτε μηχανικό σύστημα πρέπει να το διαλύσεις. Μπορεί αυτό να φαίνεται κάπως βάρβαρο σε αυτή την περίπτωση, φροντίσαμε όμως να τα αναισθητοποιήσουμε» λέει ο Κάστρο.
Τα πειράματα
Η ομάδα του μελέτησε το μυρμήγκι Formica exsectoides, το οποίο χτίζει ψηλές φωλιές σε λιβάδια των ανατολικών ΗΠΑ. Δεν θεωρείται ιδιαίτερα δυνατό μυρμήγκι, ήταν όμως το πιο διαθέσιμο για τη μελέτη. Οι ερευνητές αρχικά έβαλαν τα μυρμήγκια στην κατάψυξη μέχρι να πέσουν αναίσθητα, και στη συνέχεια τα κόλλησαν με το στόμα προς τα κάτω σε μια ειδική φυγόκεντρο -ένα περιστρεφόμενο θάλαμο που ασκεί φυγόκεντρες δυνάμεις και σπρώχνει το περιεχόμενό του προς τα έξω με μεγάλη δύναμη.
Η φυγόκεντρος άρχισε να περιστρέφεται με εκατοντάδες στροφές το δευτερόλεπτο. Σε δυνάμεις που αντιστοιχούσαν σε 350 φορές το βάρος του μυρμηγκιού, η άρθρωση του λαιμού άρχισε να τεντώνεται και το σώμα να επιμηκύνεται. Το κεφάλι τελικά ξεκόλλησε από το σώμα σε δυνάμεις 3.500 με 5.000 φορές μεγαλύτερες από το μέσο βάρος των πειραματόζωων, αναφέρουν οι ερευνητές στην επιθεώρηση «Journal of Biomechanics».
Η εξέταση των μυρμηγκιών με ηλεκτρονικό μικροσκόπιο, ακτινογραφίες και αξονικές μικροτομογραφίες έδειξαν ότι η εξαιρετική αντοχή του αυχένα οφείλεται σε έναν συνδυασμό μαλακών και σκληρών υλικών και πιθανώς στις διαφορετικές μικροσκοπικές δομές που καλύπτουν κάθε περιοχή του αυχένα.
Τα ευρήματα, εκτιμά ο Δρ Κάστρο, θα μπορούσαν να αξιοποιηθούν σε μικρά ρομπότ για τη μεταφορά φορτίων.
Όχι όμως σε ρομπότ στο μέγεθος ανθρώπου, καθώς σε αυτή την κλίμακα η ανατομία του μυρμηγκιού θα ήταν εντελώς ακατάλληλη: όταν οι διαστάσεις ενός ζώου μεγαλώνουν, η επιφάνειά του αυξάνεται στο τετράγωνο και ο όγκος του στον κύβο. Και αυτό θα σήμαινε ότι οι μύες ενός πραγματικού μυρμηγκιού σε μέγεθος ανθρώπου δεν θα μπορούσαν καν να αντέξουν το ίδιο του το βάρος.
Ίσως τα ευρήματα της μελέτης θα μπορούσαν να αξιοποιηθούν σε ρομπότ μεγάλου μεγέθους, τα οποία όμως δεν θα εργάζονταν στην επιφάνεια της Γης αλλά στο αβαρές περιβάλλον του Διαστήματος.
Επιμέλεια: Βαγγέλης Πρατικάκης
