Los abejones ticos retan a la ciencia con su brillo metálico
UCR/DICYT No se confunda si en un bosque costarricense encuentra una pepita de oro o de plata que de repente sale volando. Recuerde que no todo lo que brilla es oro, y bien podría ser un abejón. En nuestros bosques los hay plateados y dorados que parecen esculpidos en oro y plata. Estos son los que más llaman la atención. Los abejones dorados de la especie Chrysina aurigans y plateados de la especie Chrysina limbata, fueron los primeros que, cuales caballeros de resplandeciente armadura, atrajeron el ojo, no solo de los curiosos, sino de los científicos.
Pero luego las investigaciones se enrumbaron también hacia los abejones de color brillante metálico azulado, verduzco, rojizo y cobrizo. Son unas 15 especies también del género Chrysina. Entre ellas Chrysina optima, boucardi, chysargivea, sirenicola, resplendes y cupreomarginata.
Estos coloridos abejones se distribuyen en unas 40 especies de la familia Scarabaeidae que se clasifican en tres géneros: Chrysina, Pelidnota y Strigidia.
Los científicos ven en estos pequeños coleópteros la clave para imitar a la naturaleza y producir ese efecto de coloración metálica en nuevos materiales biomiméticos, basados en las propiedades naturales descubiertas en los coloridos abejones. Pero para ello, primero deben descubrir cómo se las ingenió la naturaleza viva para recrear el aspecto de esos metales preciosos.
Investigadores de la Universidad de Costa Rica (UCR) y del Instituto Nacional de Biodiversidad (INBio) estudian sus alas manipulando irradiaciones de luz y observando en el microscopio cómo se refleja y refracta en la superficie de las alas anteriores llamadas élitros.
Los élitros son una especie de alas delanteras endurecidas que sirven de protector de las alas posteriores aptas para el vuelo. Cuando el insecto está en reposo les sirven de cobertor. Se abren y funcionan como barrera protectora cuando el insecto está en vuelo. También tienen una función de equilibrio durante el revoloteo.
La investigadora principal del proyecto es la Dra. Marcela Hernández Jiménez del Centro de Investigación en Ciencia e Ingeniería de Materiales (CICIMA) de la UCR. Explicó que “sus estudios tratan de establecer las propiedades ópticas de los élitros de los abejones que causan ese efecto de coloración metálica”.
Abejones desde otra óptica
Según la Dra. Hernández, descubrir el origen de la coloración metálica brillante de los abejones es un reto para la física y la óptica, ya que no es producto de una pigmentación, sino que se debe a la estructura de los élitros, a la forma como están construidos por múltiples capas de material orgánico que reflejan la luz de una manera particular.
De forma similar como un prisma descompone la luz en colores, las diferentes capas de los élitros del abejón reflejan con mayor fuerza las diferentes longitudes de ondas de luz que son las que originan los colores. Al reflejarla de esa manera, transforman la luz visible que perciben nuestros ojos y los de los depredadores que los acechan.
En general los colores que percibimos son originados por diferentes longitudes de ondas de luz que estimulan la retina. El color de las cosas se debe a que su superficie absorbe una parte del espectro, el resto lo refleja hacia nuestros ojos, con una longitud de onda de luz que es la que determina el color.
Una de la hipótesis de los investigadores es que, en cada una de las capas de los élitros del abejón, una parte de la luz es reflejada y otra parte continúa a la capa siguiente donde se repite el proceso. De esta manera las ondas de luz entrando y saliendo, unas anuladas y otras pasando a las capas inferiores y luego reflejadas con mayor fuerza, son percibidas por nuestros ojos como brillo y le da esa apariencia metálica al abejón.
Para comprobar esto, explicó la Dra. Hernández, “se realizarán cortes trasversales en los élitros para tratar de dilucidar su estructura interna. Esto será posible gracias a que desde marzo de este año se cuenta con un Microscopio de Barrido Electrónico en el Centro de Investigaciones en Estructuras Microscópicas (CIEMIC), lo cual abre nuevas posibilidades. Anteriormente nos teníamos que limitar a pruebas de luz sobre la superficie de los élitros”.
Otra hipótesis del equipo de investigación apunta a que los abejones causan ese efecto ante la vista de sus depredadores, pero ellos no se ven entre sí metálicos, sino oscuros y opacos porque sus ojos poseen un filtro especial.
Se cree que el efecto de color que causan a la vista de otros tiene una función biológica de supervivencia, ya que les sirve de camuflaje para confundirse en el ambiente que los rodea y ser imperceptibles.
Vistos desde cualquier ángulo en medio del bosque tropical húmedo donde habitan, estos abejones asemejan una mancha brillante. Así pueden ser confundidos con las gotas de agua que penden de las hojas, ya que estas también reflejan y refractan la luz en todas direcciones. También se camuflan al reflejar la coloración del follaje a manera de espejo.
Alas a la imaginación
Comprender el artilugio que usó la naturaleza para producir esa apariencia metálica brinda la posibilidad de reproducirlo. Así se podrían producir materiales que asemejen estar recubiertos de oro o plata. Asimismo recubrir artículos que requieran aparentar estar revestidos por una capa metálica.
Ese recubrimiento tendría apariencia metálica, aunque no las propiedades del metal como conducción eléctrica o térmica. Por ejemplo, se podría fabricar un aislante térmico que simulando el metal, no conduzca el calor.
Imitando a la naturaleza se podrían diseñar estructuras reflectivas multicapas que podrían tener aplicaciones particulares en arquitectura o en la industria solar, cuando requieran este tipo de reflectores.
Una gran ventaja es que “cualquier material que de fabrique imitando esta manifestación de la naturaleza, podría estar constituido por moléculas orgánicas, por lo que sería biodegradable e inspirado en la biodiversidad costarricense”, concluyó la Dra. Hernández.
Finalmente otra hipótesis que maneja el grupo de investigación es la interesante posibilidad de que los élitros de los abejones también fueran capaces, de alguna manera, de almacenar la energía procedente de la luz solar al igual que las plantas, lo cual representaría el primer caso en el mundo animal.
La investigación denominada: "Estudio de propiedades ópticas y mecánicas de abejones del territorio costarricense" recibió el premio del Fondo Especial de Estímulo a la Investigación 2011 otorgado por la Vicerrectoría de Investigación de la UCR.