muitas novas invenções e tecnologias derivam da natureza. A prática de modelagem de produtos artificiais após processos biológicos é chamada biomimicry ou biomimetics. Janine Benyus, co-fundadora do Instituto Biomimicry, popularizou o termo em seu livro de 1997, Biomimicry. “Biomimicry”, ela escreveu, ” está basicamente tomando um desafio de design e, em seguida, encontrar um ecossistema que já está resolvido esse desafio, e literalmente tentando imitar o que você aprende.,”
À medida que os cientistas que estudam o mundo natural revelam as suas descobertas, inventores e engenheiros estão a tirar destas novas revelações e a aplicar as soluções da natureza às novas tecnologias. Se os problemas que os pesquisadores estão procurando resolver envolvem construir robôs melhores, rastrear células cancerosas de forma mais eficiente ou melhorar telescópios para estudar o espaço, uma solução útil pode ser encontrada em seres vivos.Aqui estão dez descobertas a partir de 2020 que poderiam um dia levar a novas invenções.,
Suckerfish surfam nas costas de outras criaturas do mar
Remoras are the ocean’s hitchhikers., Também conhecidos como suckerfish, whalesuckers ou sharksuckers, os nadadores de um a três pés de comprimento ancoram-se a baleias azuis ou tubarões-zebra com um disco de sucção que “se senta em sua cabeça como um chapéu liso e pegajoso”, de acordo com o New York Times. Mas estes otários não estão só a roubar uma boleia grátis. Este ano, pesquisadores descobriram que os peixes podem realmente “surfar” ao longo das costas de seu motorista enquanto o par está em trânsito., As remoras deslizam ao longo do corpo do hospedeiro, agrupando—se perto do buraco de uma baleia e da barbatana dorsal, onde há um arrasto mínimo-todo o tempo mordiscando a pele morta e parasitas.pesquisadores Brooke Flammang, Jeremy Goldbogen e suas equipes descobriram que a localização de escolha de remora é a chave para se aguentar. A área entre o buraco e a barbatana dorsal, especialmente em baleias azuis, tem “muito fluido de baixa velocidade” do que se fosse “apenas alguns centímetros mais alto” no corpo da baleia, Flammang diz Os tempos.o “disco de sucção” dos peixes também não está a colidir com a pele da baleia., Em vez disso, paira logo acima, criando uma zona de baixa pressão que suga os peixes perto da Baleia e impede—a de voar para o abismo-A maior parte do tempo.Flammang, um biólogo do Instituto de tecnologia de Nova Jersey, já começou a trabalhar em um disco de sucção artificial inspirado na rêmora que ela espera ser usada para anexar Câmeras e dispositivos de rastreamento a animais marinhos em extinção, como baleias azuis. Atualmente, os pesquisadores usam ventosas regulares para prender câmeras aos seus sujeitos de pesquisa, mas esses apenas mantêm a sua aderência de 24 a 48 horas., O novo dispositivo do Flammang ficará ligado durante semanas e reduzirá o arrasto. Ela e sua equipe estão testando o disco em superfícies compatíveis, bem como projetando um invólucro em forma de remora para a câmera. Eventualmente, eles vão testar o dispositivo em Animais vivos, incluindo baleias, golfinhos, tubarões e raios manta.
“avanços Bioinspired no apego desenvolvido pelo laboratório do Dr. Flammang vai revolucionar como somos capazes de obter etiquetas em animais com maior sucesso e eficácia”, Goldbogen, um biólogo marinho da Universidade de Stanford, escreve para a Smithsonian magazine., “Talvez as futuras etiquetas pudessem não só anexar, mas também surfar e rastejar como remoras para o local ideal para amostras fisiológicas específicas.”
as barbatanas de peixe são tão sensíveis como as pontas dos Dedos
Fish fins are not just for steering and swimming, University of Chicago neuroscientist Adam Hardy and his lab found this year. De facto, os investigadores descobriram que as barbatanas são tão sensíveis como as pontas dos dedos dos primatas. Para chegar a esta conclusão, os cientistas estudaram gobies redondas, um tipo de peixe habitado no fundo nativo de lugares como o Mar Negro e o Mar Cáspio, mas as populações invasivas vivem em qualquer lugar dos rios europeus aos Grandes Lagos., Estas pequenas criaturas são conhecidas por” polvilhar ” em Rochas, escovando suas barbatanas ao longo do leito rochoso dos Lagos.para determinar a sensibilidade das barbatanas dos gobies, a equipa injectou peixe eutanizado com uma solução salina que manteve os nervos a funcionar normalmente durante a experiência. Eles então usaram um dispositivo especial para gravar os padrões de impulsos elétricos os nervos produzidos quando as barbatanas do peixe roçaram-se contra uma roda rebentada., Esta medida mostrou à equipe que os fins estavam percebendo “detalhes muito finos”, disse o coautor Melina Hale, também neurocientista da Universidade de Chicago, à Science News.os pesquisadores esperam que esta descoberta possa inspirar avanços na tecnologia sensorial robótica, especialmente em bots subaquáticos.
o exoesqueleto do besouro de ferro diabólico é indestrutível
the diabolical ironclad beetle absolutely lives up to its name. Enquanto a maioria dos insetos vive apenas algumas semanas, estes besouros têm uma vida útil de cerca de oito anos, o que é aproximadamente o equivalente a uma vida humana de vários milhares de anos. Para alcançar tal feito, eles desenvolveram uma armadura notável.
As cerca de polegada-longo inseto pode sobreviver sendo atropelado por um carro—e se você não pode acreditar que, da Universidade da Califórnia, Irvine, o engenheiro David Kisailus e sua equipe partiram em uma Toyota Camry e executou um duas vezes, e ele viveu., Depois de vários outros experimentos técnicos, a equipe descobriu que o besouro pode suportar imensa pressão—até 39.000 vezes o seu próprio peso corporal.vários fatores contribuem para a robustez do besouro. O exosqueleto do besouro é plano, não arredondado, como uma joaninha, por exemplo. Dentro do exosqueleto estão camadas ricas em proteínas, que podem mudar individualmente sem a quebra total da concha. As duas metades da concha são unidas como uma peça de puzzle. As camadas seguem as curvas tipo quebra-cabeça, reforçando a parte mais fina da articulação—o pedaço de pescoço-onde as duas metades estão interligadas.,
em seu artigo, os pesquisadores sugerem que um fixador de encravamento inspirado no besouro poderia talvez substituir juntas de forma similar, mas sem camada, usadas para proteger turbinas de avião. A equipe criou um modelo impresso 3-D completo com “laminação”, ou camadas. Eles prevêem que esta descoberta poderia introduzir ” benefícios imediatos sobre os fechos de aviação, proporcionando maior força e aumento substancial de resistência.”Mas na verdade, este design pode ser usado a qualquer momento dois materiais diferentes—como metal e plástico—precisam ser unidos, como em pontes, edifícios e veículos, também.,
a pigmentação Ultra-negra de dezesseis Espécies De Peixes de profundidade é explicada
Quando o Museu Nacional de História Natural biólogo marinho Karen Osborn e sua equipe acidentalmente puxou um profundo oceano peixe-ogro peixe em sua rede de caranguejos, eles tentaram tirar a sua imagem., Mas por Mais que tentassem, os detalhes do peixe negro não podiam ser capturados. O peixe foi literalmente não-fotogênico, eles mais tarde aprenderam, porque seu tecido estava absorvendo 99,5 por cento da luz do flash de uma câmera.
O peixe-ogro, e outras 15 espécies incluídas no estudo, esporte ultra-pigmentação preta, que lhes permite misturar-se para o campo-ambiente escuro do oceano profundo. Embora a luz não chegue a esta parte do oceano, alguns peixes são bioluminescentes. Para predadores sorrateiros, camuflar—se no abismo escuro—ou melhor ainda absorver a luz-é a melhor capa de invisibilidade da natureza.,
abundância de animais em terra e mar têm coloração muito preta, mas a cor feita pelo homem reflete cerca de 10 por cento da luz e a maioria dos outros peixes Negros refletem 2 por cento da luz. Para atravessar o limiar Ultra-negro, estas 16 espécies só tinham de reflectir .5% de toda a luz a brilhar. Estas espécies alcançaram esta façanha com melanossomas densamente embalados, de tamanho jumbo, em forma de cápsula, ou células contendo pigmento escuro. Em outros animais negros, mas não ultra-Negros, os melanossomas são vagamente espalhados, menores e mais redondos em forma.,ao imitar a forma, estrutura e dispersão dos melanossomas dos peixes ultra-Negros, os cientistas de materiais podem ser capazes de criar pigmentos ultra-Negros artificiais. Este pigmento pode ser usado para revestir o interior dos telescópios para ter uma melhor visão do céu noturno ou melhorar a absorção de luz em painéis solares. Pode até interessar aos investigadores navais, disse Osborn ao Smithsonian em julho. “Se você fizesse, digamos, uma armadura que tivesse melanina no exterior, seria ótimo para operações noturnas”, diz ela.,quando voam de árvore em árvore, As Serpentes tropicais não se ondulam para a estabilidade, como se as cobras-do-chão e as cobras nadadoras não fossem suficientes, cinco espécies de cobras voam.”Para ser justo, este voo é mais como uma queda altamente coordenada. Parece parecido com as ondulações e enrolamento lateral que fazem em terra, mas com a ajuda da gravidade. Ou como o pesquisador da Virginia Tech biomechanics Jake Socha disse ao New York Times, snake flight se assemelha a uma “grande, wiggly, fita coisa”.,”
As Serpentes achatam seu torso redondo em uma forma triangular achatada, a fim de pegar mais Ar e deslizar de uma árvore para outra, às vezes dezenas de metros de distância. Mas todo o lado-a-lado, as loucuras que fazem no ar não faziam tanto sentido para os cientistas. Isso até a Socha e a sua equipa alugarem a arena de caixas negras da Virginia Tech chamada Cube. Nele, eles equiparam sete cobras voadoras com fita refletora e gravaram seus saltos em câmeras de alta velocidade mais de 150 vezes. Não te preocupes., A equipe teve que passar o protocolo de segurança da cobra, e a arena estava equipada com Chão de espuma e árvores falsas.)
Snake flight acontece muito rápido, então a fita refletiva permitiu que a equipe recriasse o voo usando modelagem de computador 3-D. A equipe descobriu que as cobras ondulavam verticalmente duas vezes mais vezes do que na horizontal, movendo sua cauda para cima e para baixo também. O engenheiro mecânico da Virginia Tech, Isaac Yeaton, disse ao The Times: “outros animais ondulam para propulsão. Mostramos que as serpentes voadoras ondulam pela estabilidade.,”
A equipe espera que suas descobertas possam ser usadas para criar algum tipo de robô voador de busca e resgate de cobras. Yeaton diz que a vantagem dos robôs inspirados em serpentes é a sua locomoção estável e capacidade de se esgueirar através de espaços apertados que podem causar o seu robô típico a tropeçar ou cair. Ele tem a visão focada em talvez um dia criar um robô que possa imitar todas as curvas da cobra, flexões, curvas e oscilações em um único robô.,
“combinando-os juntos, você poderia ter uma plataforma que poderia se mover através de ambientes complexos: o robô pode ascender uma árvore ou edifício, deslizar rapidamente para outra área, e então deslizar ou nadar em outro lugar”, Yeaton diz Smithsonian magazine via e-mail. “Há desafios de engenharia para fazer isso, mas estou inspirado em como as verdadeiras serpentes voadoras são capazes e recentes avanços no design bioinspired.,”
pequenas criaturas marinhas semelhantes a girinos fazem Sistemas de filtração viscosos infláveis
Larvaceanos Gigantes são em forma de girinos, apenas ligeiramente maiores; seus corpos medem até quatro polegadas de comprimento., Estas pequenas criaturas vivem livremente centenas de metros abaixo da superfície do mar, onde as fontes de alimento são escassas.este ano, pesquisadores usaram ferramentas de varredura a laser para revelar o complexo “Palácios de ranho” que as criaturas constroem, como o autor do estudo e bioengenheiro Kakani Katija do Instituto de pesquisa de Aquário de Monterey Bay chama as estruturas. Estas pequenas criaturas sem braços e sem pernas usam as suas próprias secreções para construir nuvens elaboradas de ranho completas com câmaras, paredes estriadas, túneis, corredores e pára-quedas.,tal como as aranhas e as suas teias, as larvacas usam estas estruturas mucosas para capturar pequenas e esparsas partículas de comida flutuando. Seu pequeno corpo se senta no meio da “casa”, enquanto eles sacudem sua pequena cauda para bombear água através do labirinto de canais e em suas bocas—quase como um elaborado sistema de canalização de tipos. A nuvem duplica como um manto de invisibilidade, ocultando o movimento da criatura nas profundezas escuras, onde qualquer movimento em falso é uma sentença de morte.Katija espera inspirar – se nestas criaturas para um dia criar um sistema de filtração biomimética inflável., Dado que estes animais podem filtrar partículas menores que os vírus, talvez filtros médicos ou HEPA poderiam ser melhorados com tal dispositivo.”ainda estamos nas fases de descoberta deste projeto, e espero que outros pesquisadores vão pegar a tocha”, diz Katija à revista Smithsonian por e-mail.
uma proteína embalada em ferro é a chave para a Goo azul brilhante de um verme de tubo
The flashes of bioluminescent critters, like fireflies, typically last from less than a second to at most 10 seconds. Mas não o verme do tubo de pergaminho marinho—estes nadadores do oceano produzem uma gosma azul brilhante que permanece ondulada entre 16 e 72 horas. Porque o lodo continua brilhando fora do corpo do verme, ele não desperdiça a energia do organismo, o que é ótimo para a sobrevivência do verme, mas levanta a questão: como ele continua brilhando por tanto tempo?,
Universidade da Califórnia, pesquisadores de San Diego Evelien de Meulenaere, Christina Puzzanghera e Dimitri D. Deheyn examinaram a química complicada do muco do verme e descobriram que ele contém uma proteína embalada de ferro chamada ferritina, que emite íons, ou átomos eletricamente carregados. Esta forma de ferritina reage com a luz azul, desencadeando mais produção de íons, o que, por sua vez, mantém a luz brilhante em um ciclo de feedback.a equipa espera replicar a fotoproteína única do verme do tubo—ou uma proteína ligada à bioluminescência-para iluminar as células cancerígenas durante a cirurgia., Em uma nota mais simples, Deheyn também diz que eles poderiam desenvolver uma bateria biológica sintética de tipos que poderiam ser usados em situações de emergência quando a eletricidade está fora. Ele compara a ideia com autocolantes brilhantes no escuro.”autocolantes brilhantes continuam brilhando porque acumularam a luz solar do dia e a libertaram da Noite”, conta ele ao Smithsonian. “Agora imagine que você não precisa da luz do sol, você só precisa adicionar ferro. Estes tipos de aplicações podem ser usadas como luzes biológicas portáteis para uso de emergência., Por exemplo, talvez você precise de luz em uma plataforma de pouso para helicópteros ou aviões em uma falha de energia.”
Zangões Pode Saber Quão Grande Eles São
os Zangões têm uma reputação de falta de jeito, mas talvez um pouco de um julgamento errado em nosso nome. Um dia de verão, o engenheiro Sridhar Ravi da Universidade de Nova Gales do Sul, em Canberra, estava assistindo abelhas navegando em torno de ramos e arbustos com facilidade. Ele ficou chocado que um organismo com um cérebro pequeno é capaz de superar esses desafios.,para testar as abelhas, Ravi e sua equipe conectaram um túnel a uma colmeia em seu laboratório. Eles colocaram uma lacuna estreita dentro do túnel como um obstáculo e tornou-o menor e menor ao longo do tempo. Quando a abertura era menor que as asas das abelhas, elas fizeram uma pausa para escanear a abertura e, em seguida, viraram-se para os lados para atravessar a abertura sem danificar suas asas. Realizar até este pequeno feito requer alguma consciência de como o corpo é grande de diferentes ângulos, uma aptidão que os insetos não são geralmente considerados possuir.,mas se as abelhas pequenas conseguem lidar com isso, Ravi diz que os robôs podem não precisar de grandes processadores complicados para melhor navegarem nos arredores. “Percepções complexas não precisam de cérebros grandes e sofisticados e podem ser alcançadas em pequenas escalas de tamanho com muito menos neurônios”, diz Smithsonian. Esta ideia é emocionante de considerar ao pensar em desenvolver robôs menos desajeitados. Esperemos que os investigadores possam usar as suas descobertas para melhorar o voo robótico ou as capacidades de natação.,
“a graduação de meramente sensoriamento para ser capaz de perceber será marca uma época no campo da robótica”, diz Ravi.
a armadura corporal de uma formiga cortadora de folhas tem um revestimento protector Extra À Base de minerais
Quando o biólogo evolucionista Hongjie Li percebi que as formigas cortadeiras estudava tinha uma fina camada de mineral armadura, ele disse ao seu colega: “achei que rock formigas.”
para estudar o exosqueleto da formiga, o revestimento precisaria ser removido, mas como? Li teve uma epifania enquanto escovava os dentes, ele conta notícias científicas. O Elixir bucal remove muita tralha dos nossos dentes sem danificar as nossas bochechas, gengivas e língua. O palpite dele fez o truque, e o Elixir bucal dissolveu o revestimento mineral sem danificar o exosqueleto., Através de experimentos de laboratório mais tradicionais, a equipe determinou que o revestimento mineral é feito de calcita com uma alta concentração de magnésio. Em ouriços-do-mar, pensa-se que esta mistura de calcite e magnésio torna a pequena “ponta de pedra” do seu dente capaz de triturar através de calcário.”a integração do magnésio em calcite pode ser especialmente benéfica para qualquer nanotecnologia que envolva o uso de calcite, como em plásticos, adesivos, argamassa de construção e odontologia”, explica os autores do estudo Cameron Currie e Pupa Gilbert em um e-mail para a Smithsonian magazine.,além disso, o revestimento mineral não é algo com o qual as formigas nascem, mas algo que elas podem desenvolver quando precisam, explica Currie.
“é incrível que nossas formigas sejam capazes de melhorar maciçamente esta projeção, rapidamente formando um revestimento nanocristal fino e leve”, diz ele. “Isso destaca a potencial aplicação de revestimento nanomaterial como este para melhorar a armadura corporal.,”
Algumas Mariposas Ter um violão de Manto Que Amortece Morcego Sonar
Para ser uma mariposa desesperadamente se esconder de um predador que usa o som para “ver” não é tarefa fácil, mas alguns desses alados insetos evoluíram características impressionantes para se protegerem de morcegos.,além da pele amolecedora do som, duas espécies de mariposas sem orelhas têm escalas em forma de garfo em suas asas que ajudam a absorver o sonar do morcego, pesquisadores encontrados no início deste ano. As asas individuais da traça estão cobertas em dezenas de milhares destas minúsculas escamas, cada uma com menos de milímetro de comprimento e apenas algumas centenas de micrómetros de espessura. Cada escala distorce o som da asa, diminuindo sua energia acústica e, por sua vez, refletindo menos som de volta para os morcegos., As escalas parecem ressoar em uma frequência diferente e como um todo, eles podem “absorver pelo menos três oitavas de som”, relata Anthony King para o mundo da química.
“eles são altamente estruturados em uma escala de nanômetro com camadas onduladas fortemente perfuradas de cima e de baixo que são interconectadas por uma rede de pilares minúsculos”, o autor do estudo Marc Holderied da Universidade de Bristol diz ao mundo da química.estimativas Holderied estimates holdered estimates moth-inspired soundproofing techniques could make materials ” 10 times more efficient at absorbing sounds.,”Ao invés de instalar painéis volumosos em casas e escritórios, ele visualiza papel de parede absorvente de som revestido com nanoestruturas em escala.
Holdered could also see this finding having larger industry-level applications as well. “Estamos realmente muito entusiasmados com as amplas perspectivas de aplicação deste material”, diz Smithsonian. “Qualquer campo da acústica arquitetônica à máquina e transporte, onde a absorção sonora com uma pegada reduzida é de benefício, beneficiaria de soluções mais finas inspiradas em traças.”