Las ranas capturan presas usando saliva adelgazante que se propaga sobre los insectos cuando la lengua golpea y luego se espesa y se pega cuando la lengua se retrae – según investigadores en los Estados Unidos. En combinación con las propiedades materiales únicas de la lengua, este fluido viscoelástico de dos fases hace que la lengua sea extremadamente pegajosa, lo que permite a las ranas capturar y tragar presas más pesadas que ellas en un abrir y cerrar de ojos. La investigación podría conducir al desarrollo de nuevos tipos de adhesivos y tecnologías de manipulación de materiales, dicen los científicos.
Las ranas pueden capturar insectos voladores a velocidades asombrosas con un movimiento de sus lenguas en forma de látigo. Pero no son solo insectos ligeros los que pueden agarrar. Las investigaciones han demostrado que una lengua de rana puede tirar hasta 1,4 veces el peso corporal de la rana. Y se han registrado ranas capturando animales más grandes, como ratones y aves.
Al comienzo del último estudio, Alexis Noel, del Instituto de Tecnología de Georgia en Atlanta, y sus colegas, filmaron ranas leopardo comunes, Rana pipiens y otras especies capturando grillos con una cámara de alta velocidad a 1400 fotogramas por segundo. Descubrieron que la lengua de una rana leopardo puede capturar un insecto en menos de 0,07 segundos, cinco veces más rápido de lo que los humanos pueden parpadear.
Trampa para miel
Los cálculos del equipo muestran que cuando la lengua se retrae, la fuerza sobre el insecto puede alcanzar 12 veces la gravedad. La lengua es capaz de adherirse a la presa bajo tales fuerzas porque es extremadamente suave y viscoelástica, y está recubierta de una saliva no newtoniana que adelgaza el corte, según los investigadores. El adelgazamiento por cizallamiento es la propiedad de algunos fluidos, por lo que una fuerza de cizallamiento en el fluido reduce su viscosidad. A bajas velocidades de cizallamiento, la saliva es muy espesa y más viscosa que la miel. Pero cuando se somete a altas fuerzas de cizallamiento, por ejemplo, cuando la lengua se acelera hacia la presa, la saliva se adelgaza, volviéndose alrededor de 50 veces menos viscosa, descubrieron los investigadores.
«Durante el impacto de la presa, la saliva experimenta altas tasas de cizallamiento, lo que hace que la saliva se vuelva delgada y líquida, penetrando en las grietas de los insectos», explica Noel. «Durante la retracción del insecto, la saliva experimenta bajas tasas de cizallamiento, reafirmándose y manteniendo el agarre del insecto.»
«La saliva de rana es muy parecida a la pintura, otro fluido que adelgaza el corte», dice Noel. «La pintura es fácil de extender en las paredes con un pincel. Una vez que se retira el pincel, la pintura permanece firmemente adherida a la pared. Esto se debe a que la viscosidad de la pintura cambia con la velocidad de corte aplicada.»
Material blando
Los investigadores también encontraron que la lengua de rana es uno de los materiales biológicos más blandos conocidos. Es tan suave como el tejido cerebral y 10 veces más suave que la lengua humana. La extrema suavidad permite que la lengua se deforme y se envuelva alrededor de la presa durante el impacto, creando una gran área de contacto, lo que ayuda a la captura y la adhesión.
La suavidad y la naturaleza viscoelástica de la lengua también ayudan a mantener el contacto con el insecto a medida que se retrae hacia la boca. Según los investigadores, la lengua está muy humedecida y, a medida que el insecto se tira hacia la rana, actúa como un amortiguador, almacenando energía en su tejido blando y reduciendo las fuerzas de separación entre la saliva y el insecto. Noel usa la analogía de un cordón elástico. «Si la lengua fuera más rígida, sería como un humano saltando de un puente con una cuerda rígida envuelta alrededor del tobillo.»
Una vez que el insecto está dentro de la boca de la rana, la saliva adelgazante entra a jugar de nuevo. La rana retrae sus ojos hacia la cavidad bucal para empujar al insecto por su garganta. Este movimiento produce una fuerza de corte paralela a la lengua que es lo suficientemente alta como para hacer que la saliva sea delgada y acuosa, y el insecto se libera y se traga. La saliva de dos fases ayuda en todas las fases de la captura de presas: la baja viscosidad ayuda durante el impacto y la liberación, mientras que la alta viscosidad ayuda en la adhesión de las presas.
Adhesivos reversibles
Los investigadores creen que estos mecanismos podrían inspirar el diseño de adhesivos reversibles sintéticos para aplicaciones de alta velocidad. Noel le dijo a Physics World que podía imaginar un adhesivo de este tipo «utilizado para un mecanismo de recolección rápida de objetos en drones» o como una forma de agarrar objetos delicados de una cinta transportadora en una planta de fabricación.
Pascal Damman, de la Universidad de Mons en Bélgica, dijo a Physics World: «Este estudio confirma lo que mostramos en nuestro trabajo sobre camaleones, la combinación de deformación elástica de la lengua junto con el moco viscoso aseguran la captura eficiente de presas. Sin embargo, me sorprende ver que la fuerza de adhesión observada para las ranas es mucho menor que la fuerza de adhesión observada para los camaleones.»
El estudio se describe en la interfaz de la Royal Society.