Francesca Mancuso Originario della California meridionale, il coleottero corazzato ha un esoscheletro che è una vera e propria meraviglia della Natura
©David Kisailus / UCI
Si chiama Phloeodes diabolicus, altrimenti noto come coleottero corazzato. Una creaturina di piccole dimensioni, ma praticamente indistruttibile. Un super eroe del mondo dei coleotteri. A rivelarne le sorprendenti caratteristiche sono stati gli scienziati dell’Università della California di Irvine (UCI). Uccelli, lucertole e roditori cercano spesso di mangiarlo, ma raramente ci riescono. E anche le auto che accidentalmente lo schiacciano, non lo uccidono.
Originario degli habitat desertici della California meridionale, il “diabolico” coleottero corazzato ha un esoscheletro che è una vera e propria meraviglia della Natura: si tratta infatti della struttura più dura e resistente allo schiacciamento del regno animale.
Una creatura a dir poco suggestiva a cui i ricercatori hanno voluto riconoscere le straordinarie capacità. Così hanno condotto un progetto per studiare i componenti e le architetture responsabili della loro resistenza.
La sopravvivenza dello scarafaggio dipende da due fattori chiave: la sua capacità di fingere di essere morto in modo convincente e un esoscheletro che è una delle strutture più dure e resistenti allo schiacciamento conosciute nel mondo biologico. In un documento pubblicato su Nature, i ricercatori ne hanno studiato la corazza rivelando i segreti che la rendono così indistruttibile.
“Il coleottero corazzato è uno scarafaggio terrestre, quindi non è leggero e veloce, ma è più simile a un piccolo carro armato”, ha detto uno degli autori David Kisailus, professore di scienza dei materiali e ingegneria. “Questo è il suo adattamento: non può volare via, quindi rimane fermo e lascia che la sua armatura appositamente progettata sopporti gli abusi finché il predatore non si arrende.”
Nel suo habitat desertico nel sud-ovest degli Stati Uniti, può essere trovato sotto le rocce e sugli alberi, schiacciato tra la corteccia e il tronco, un altro motivo per cui deve avere un corazza dura e resistente.
L’autore principale Jesus Rivera, studente laureato nel laboratorio di Kisailus durante il progetto, ha scoperto l’esistenza di questi organismi nel 2015 durante una visita al rinomato museo entomologico all’UC Riverside. Da lì è iniziato il suo interesse verso coleotteri.
Conducendo una serie di valutazioni microscopiche e spettroscopiche ad alta risoluzione, Rivera e Kisailus hanno appreso che il segreto dell’insetto risiede nella composizione materiale e nell’architettura del suo esoscheletro, in particolare nelle sue elitre. Negli scarabei aerei, le elitre sono le lame anteriori che si aprono e si chiudono per proteggere le ali da batteri e altri agenti esterni. Le elitre del coleottero corazzato invece si sono evolute per diventare uno scudo solido e protettivo.
L’analisi di Kisailus e Rivera ha mostrato che le elitre sono costituite da strati di chitina, un materiale fibroso, e una matrice proteica. In collaborazione con un gruppo guidato da Atsushi Arakaki e dal suo studente laureato Satoshi Murata, entrambi dell’Università di Agricoltura e Tecnologia di Tokyo, hanno esaminato la composizione chimica dell’esoscheletro di uno scarabeo volante più leggero e lo hanno confrontato con quello del loro soggetto terrestre. Lo strato esterno del coleottero diabolico corazzato ha una concentrazione di proteine significativamente più alta – circa il 10 percento in più in peso – che secondo i ricercatori contribuisce alla maggiore resistenza delle elitre.
Un ulteriore esame microscopico ha rivelato che le superfici esterne di queste lame presentano schiere di elementi simili a bastoncelli che gli scienziati ritengono agiscano come cuscinetti di attrito, fornendo ulteriore resistenza allo slittamento.
Per confermare ulteriormente le loro osservazioni sperimentali, Rivera e i coautori Maryam Hosseini e David Restrepo, entrambi del laboratorio di Pablo Zavattieri alla Purdue University, hanno utilizzato tecniche di stampa 3D per creare le proprie strutture con lo stesso design. Hanno eseguito test che rivelano che tale soluzione fornisce la massima forza e durata.
Secondo Kisailus, l’esoscheletro dello scarafaggio corazzato può essere d’ispirazioni per gli ingegneri di tutto il mondo. Imitandone la composizione infatti si possono realizzare materiali resistenti.
“Questo studio collega davvero i campi della biologia, fisica, meccanica e scienza dei materiali verso applicazioni ingegneristiche, che in genere non si vedono nella ricerca”, ha detto Kisailus.
La Natura ha sempre qualcosa da insegnarci.
Fonti di riferimento: Nature, Uci
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