Investigadores en Corea del Sur han deconstruido cuantitativamente lo que describen como las "estrategias ingeniosas de movilidad" de semillas que se auto-excavan en forma rotatoria en el suelo. Este es un ejemplo de las muchas formas en que la naturaleza usa la geometría biológica para proporcionar a las plantas capacidades similares a los músculos.

Profesor Ho-Young Kim, de la Universidad Nacional de Seúl en Corea, reunió a sus colegas para iniciar un proyecto de investigación basado en la inspiración que tomó al ver un documental sobre plantas. Semillas maniobradas para excavar en el suelo usando un apéndice enrollado, conocido como un awn, que responde a la humedad. El equipo investigó la excavación de esta arista y descubrió cómo los brotes nubiles parecen imitar un taladro para enterrarse. Sus hallazgos, publicado la semana pasada en la revista Física de fluidos , podría tener implicaciones dramáticas para mejorar la robótica agrícola.

"Fue una sorpresa para nosotros que la planta pueda producir movimientos efectivos sin músculos. Inmediatamente investigamos las especies de plantas con semillas autocanterradas e identificamos especies de plantas utilizando estrategias de excavación similares". "dijo Wonjong Jung, ex alumno de Kim y ahora investigador principal del Instituto de Tecnología Avanzada de Samsung en Corea. "Aunque las semillas de algunas plantas, como el trigo silvestre, tienen aristas curvas simples que solo exhiben movimientos de flexión, las semillas de otras plantas con aristas helicoidales pueden generar movimientos giratorios para excavar. Pensamos que era muy probable que las semillas giraran solas para facilitar la excavación ".

El equipo de investigación estudió semillas de la especie con flores Pelargonium, cuya arista helicoidal responde a la humedad, demostrando expansión higroscópica. En ambientes húmedos, la arista se deforma para enderezarse. Si la semilla está anclada, esta reacción puede crear un empuje contra el suelo a medida que la bobina de desenrollado excava y entierra la semilla por rotación.

"Nuestro trabajo ilumina la sorprendente funcionalidad y belleza del diseño natural, "Wonjung Kim, dijo un profesor de la Universidad de Sogang en Corea. "Aunque las plantas generalmente no pueden producir movimientos activos debido a su falta de músculo, algunas semillas han evolucionado para crear madrigueras hacia un mejor ambiente de germinación. Más sorprendentemente, cuando se explota una arista de forma helicoidal, la estrategia de entierro es notablemente buena para la reducción de arrastre ".

Más allá de destacar otro de los maravillosos desarrollos mecánicos de la evolución, los modelos matemáticos resultantes de este trabajo tienen aplicaciones directas a la robótica actual y de próxima generación. Comprender la mecánica de estas semillas y cómo su movimiento reduce la fuerza de arrastre del entorno granular del suelo profundiza nuestra comprensión del diseño de las máquinas excavadoras.

"Para obtener información ambiental como la contaminación del suelo en áreas inaccesibles como planetas espaciales, campos de batalla, o zonas de desastre, se necesitan pequeños robots, ", Dijo Kim." Nuestra investigación ha demostrado una reducción en el arrastre de partículas por rotación, que informa un método eficiente de diseño de intrusos para robots de excavación. Es más, Las aristas auto-excavadoras proporcionan inspiración para diseñar robots no motorizados que respondan a diversos estímulos como el calor, luz, y humedad ".