Investigadores japoneses exploran cómo se domesticaron los gusanos de seda no voladores (Bombax mori), un insecto modelo destacado en la investigación olfativa, utiliza el aleteo para manipular el flujo de aire, aumentando su capacidad para detectar feromonas distantes. Estos hallazgos arrojan luz sobre cómo los insectos guían las feromonas hacia sus sensores de olores en las antenas y sugieren aplicaciones potenciales para el diseño de sistemas robóticos avanzados para la localización de fuentes de olores. Podría inspirar futuras innovaciones en drones y proporcionar pautas de diseño para que los robots encuentren fuentes de olores.
gusano de seda (Bombax mori) es un insecto que ya no vuela debido a la domesticación. Los machos usan sus antenas para detectar y responder fuertemente a las feromonas emitidas por las hembras, y se han utilizado como insectos modelo para estudiar la localización de la fuente de olores. Los insectos voladores baten sus alas cuando vuelan, y los gusanos de seda también baten sus alas (llamado abanico) cuando detectan feromonas, aunque no vuelan. A medida que las moléculas de feromonas se mueven a través de los espacios en el aire, el flujo de aire creado por el batir de alas sin duda tiene un profundo efecto en la detección de olores. Sin embargo, el efecto de este batir de alas no se conocía cuantitativamente.
Para abordar esta cuestión, un grupo de científicos dirigido por el Dr. Toshiyuki Nakata de la Escuela de Graduados en Ingeniería de la Universidad de Chiba investigó cómo B. mori detecta feromonas. “Creemos que los gusanos de seda detectan las feromonas batiendo sus alas para crear un flujo de aire a su alrededor. Sin embargo, el efecto preciso de este aleteo sobre la capacidad de localizar una fuente de olor no está claro”, explica Nakata, explicando su razonamiento. realizando este estudio. El equipo incluyó al coautor Daigo Terutsuki de la Facultad de Ciencia y Tecnología Textil de la Universidad Shinshu. Chihiro Fukui, de la Escuela de Graduados en Ciencias e Ingeniería de la Universidad de Chiba; Ryohei Kanzaki, del Centro de Investigación de Ciencia y Tecnología Avanzada de la Universidad de Tokio; y Hao Liu, de la Escuela de Graduados en Ingeniería de la Universidad de Chiba.
Su estudio, publicado el 2 de agosto de 2024, en el volumen 14. Informes científicosutilizó fotogrametría de alta velocidad, una técnica que utiliza cámaras de alta velocidad para capturar y reconstruir el movimiento y la geometría de los objetos, para realizar un análisis computacional de las consecuencias aerodinámicas de los movimientos del brazo de B. Mori. Los investigadores registraron cuidadosamente los movimientos de las alas durante el abanicamiento y crearon un modelo computacional detallado de los insectos y el flujo de aire circundante. Utilizando datos sintéticos, posteriormente calcularon el movimiento de partículas que parecían moléculas de feromonas alrededor de una polilla de gusano de seda.
Uno de los hallazgos clave del estudio fue que B. mori selecciona la feromona desde el frente. La polilla escanea el espacio girando su cuerpo mientras se abanica para localizar fuentes de feromonas. El patrón direccional de las moléculas de feromonas es particularmente útil al localizar una fuente de olor porque el insecto puede determinar la dirección de la columna de olor al detectar la feromona.
No hace falta decir que esta investigación tiene implicaciones más allá del estudio de los insectos. B. Los conocimientos sobre cómo los mori manipulan el flujo de aire pueden conducir a avances en las tecnologías robóticas de localización asistida por olores. Un equipo liderado por el Dr. Daigo Terotsuki está trabajando en el desarrollo de drones equipados con antenas de insectos para detectar olores, con posibles aplicaciones como la localización de personas en situaciones de emergencia. “Los resultados de este estudio resaltan la importancia de crear un flujo de aire direccional cuando se utilizan robots voladores para localizar fuentes de olores. Esto incluye la orientación del dron y sus hélices y sensores de olores. Implica ajustar cuidadosamente la configuración para optimizar las capacidades de detección”. El Dr. Nikta señala.
Además, este estudio destaca la necesidad de que futuras investigaciones consideren factores ambientales como la turbulencia del flujo de aire y la estructura de la antena, que también influyen en la detección de olores. “Actualmente, los robots dependen en gran medida de sensores visuales y auditivos para la navegación. Sin embargo, como han demostrado los perros de rescate en desastres, usar el sentido del olfato puede ser extremadamente efectivo para localizar a los humanos. Esta investigación puede ayudar a desarrollar robots que detecten eficazmente fuentes de olores en situaciones de desastre. “, afirma con optimismo el Dr. Nakta.
En resumen, este estudio no sólo avanza nuestro conocimiento sobre las estrategias de detección de olores de insectos, sino que también proporciona valiosos principios de diseño para la próxima generación de robots de detección de olores en el aire.
