Un estudio ha declarado imposible en la realidad el personaje de 'Spiderman': un ser humano necesitaría unas almohadillas adhesivas que cubrieran el 40% de su piel para trepar por una pared vertical.
Este trabajo, que se publica este lunes en 'Proceedings of the National Academy of Sciences', muestra que en la escalada animales desde ácaros y arañas hasta ranas y lagartijas, el porcentaje de superficie corporal cubierta por almohadillas adhesivas aumenta a medida que se incrementa el tamaño corporal, estableciendo un límite al tamaño del animal que puede utilizar esta estrategia porque los más grandes requerirían imposiblemente grandes pies.
El doctor David Labonte y sus colegas del Departamento de Zoología de la Universidad de Cambridge, en Reino unido, descubrieron que diminutos ácaros utilizan aproximadamente 200 veces menos de su superficie corporal total de almohadillas adhesivas que los geckos, los grandes escaladores, basándose en la adhesión presentes en la naturaleza.
Cuando un animal es lo suficientemente grande como para necesitar una parte sustancial de su superficie corporal de almohadillas adhesivas, los cambios morfológicos necesarios harían el desarrollo de este rasgo poco práctico, sugiere Labonte. "Si un ser humano, por ejemplo, quisiera subir una pared como un gecko, necesitaríamos impracticablemente grandes pies pegajosos; nuestros zapatos tendría que tener un tamaño europeo de 145 o un tamaño estadounidense de 114", dice el autor principal, Walter Federle, también del Departamento de Zoología de Cambridge.
Los investigadores creen que estas ideas sobre los límites de tamaño de almohadillas adhesivas podrían tener profundas implicaciones para el desarrollo de adhesivos bioinspirados a gran escala, que actualmente sólo son eficaces en áreas muy pequeñas.
"A medida que los animales aumentan de tamaño, la cantidad de área de superficie corporal por volumen disminuye: una hormiga tiene una gran cantidad de área superficial y muy poco volumen y una ballena azul es sobre todo volumen con no mucha superficie", explica Labonte.
"Esto plantea un problema para las especies más grandes de escalada, ya que, cuando son más grandes y más pesadas, necesitan más energía para poder adherirse a superficies verticales o invertidas, pero tienen comparativamente menos superficie corporal para cubrir con almohadillas adhesivas. Esto implica que hay un límite de tamaño de almohadillas adherentes como solución evolutiva para la escalada y que resulta ser aproximadamente del tamaño de un gecko", resume.
Los animales más grandes han desarrollado estrategias alternativas para ayudarse a escalar, como garras y dedos de los pies con los que agarrarse. Los investigadores compararon el tamaño y el peso de la almohadilla plantar de 225 especies de animales escaladores incluyendo insectos, ranas, arañas, lagartos e, incluso, un mamífero.
La historia evolutiva limita el tamaño de las almohadillas
"Comparamos animales que abarcan más de siete órdenes de magnitud en peso, que es más o menos lo mismo que comparar una cucaracha con el peso del Big Ben, por ejemplo", subraya Labonte. Estas investigaciones también dieron a los científicos mayores conocimientos sobre cómo el tamaño de las almohadillas adhesivas se ve influido y limitado por la historia evolutiva de los animales.
"Estábamos buscando en muy diferentes animales; una araña y un gecko son tan diferentes como un ser humano y un hormiguero, pero si nos fijamos en sus pies, tienen almohadillas muy similares --detalla Labonte--. Las almohadillas adhesivas de animales que escalan son un buen ejemplo de evolución convergente, donde múltiples especies a través de diferentes historias evolutivas han llegado a la misma solución a un problema. Cuando esto sucede, es una clara señal de que debe ser una muy buena solución".
Los investigadores creen que se puede aprender de estas soluciones evolutivas para el desarrollo de adhesivos artificiales a gran escala. "Nuestro estudio pone de relieve la importancia de la ampliación para la adhesión de los animales y la escala es también esencial para la mejora del rendimiento de los adhesivos sobre áreas mucho más grandes. Hay un montón de trabajo interesante aún por hacer analizando las estrategias que los animales han desarrollado con el fin de mantener la habilidad para escalar paredes lisas, que probablemente también tienen aplicaciones muy útiles en el desarrollo a gran escala de potentes adhesivos", dice Labonte.
"Nos dimos cuenta de que dentro de especies estrechamente relacionadas en tamaño, la almohadilla no iba en aumento lo suficientemente rápido para que coincida con el tamaño del cuerpo, probablemente a consecuencia de las limitaciones evolutivas. Sin embargo, estos animales todavía pueden adherirse a las paredes", apunta Christofer Clemente, uno de los coautores de la 'University of the Sunshine Coast'.
"Dentro de las ranas, encontramos que han cambiado a esta segunda opción de hacer almohadillas más pegajosas en vez de más grandes. Es notable que vemos dos soluciones evolutivas diferentes al problema de ser más grande y pegarse a las paredes", subraya Clemente.
"A través de todas las especies, el problema se resuelve por la evolución de las almohadillas relativamente más grandes, pero esto no parece posible dentro de especies estrechamente relacionadas, probablemente desde que no hay suficiente diversidad morfológica para permitirlo. En cambio, dentro de estos grupos estrechamente asociados, las almohadillas se vuelven más pegajosas. Éste es un gran ejemplo de restricción evolutiva e innovación", concluye.
