Las diminutas pinzas de camarones juveniles se aceleran en el agua como una bala

camarón mordedor

El chorro de agua produce una burbuja explosiva de cavitación

Cuando se trata de un rápido disparo, pocas criaturas superan las armas de los camarones adultos (Alpheus heterochaelis). Aturden a los peces y enemigos que pasan con un simple clic de una pinza con resorte, que arroja un chorro de alta velocidad que atraviesa el agua, produciendo una burbuja llena de vapor (una burbuja de cavitación) que luego implosiona, lo que resulta en una catastrófica onda de choque, completa con un sonido agudo y un diminuto destello de luz, para incapacitar a su oponente.

"No podemos ver la burbuja a simple vista, sucede demasiado rápido, pero podemos escuchar cuando colapsa la burbuja", dice Jacob Harrison del Instituto de Tecnología de Georgia, EE. UU.

Las pinzas de los camarones adultos chocan entre sí a velocidades vertiginosas de hasta 30 m/s−1 y todo el proceso termina en menos de un milisegundo. Pero, ¿En qué punto de su crecimiento los camarones chasqueadores desarrollan sus pinzas de gatillo, cuándo son capaces de arrojar un chorro que puede rasgar el agua y cómo se compara su rendimiento con el de sus padres?

Como estudiante de posgrado en el laboratorio de la Universidad de Duke de Sheila Patek, Harrison se convirtió en padre adoptivo de un grupo de camarones chasqueadores en desarrollo y descubrió que los camarones juveniles son capaces de acelerar en el agua sus pinzas superiores tan rápido como una bala de un arma y 20 veces más rápido que sus padres. Ha publicado su descubrimiento de que las pinzas de los camarones mordedores juveniles son la parte del cuerpo reutilizable de aceleración más rápida en el agua

Habiendo recolectado cuatro hembras de camarones chasqueadores que llevaban huevos de las marismas frente a Beaufort, Carolina del Norte, EE. UU., Harrison crio a los camarones juveniles después de la eclosión, haciendo un seguimiento de su crecimiento, hasta que comenzaron a disparar sus pinzas alrededor de la edad de 1 mes.

camarón mordedor juvenil

Imagen: Cuando los camarones mordedores juveniles (Alpheus heterochaelis) alcanzan los 30 días de edad (se muestra uno), comienzan a golpear con sus poderosas pinzas. J. HARRISON

"No podía verlo, pero comencé a escucharlo", dice Harrison, quien filmó los chasquidos de las pinzas de los juveniles bajo un microscopio a 300.000 fotogramas por segundo durante un período de 3 semanas para capturar cada detalle de la ultrarrápida maniobra a medida que maduran los crustáceos.

"Tuve que molestarlos con un palillo para que dispararan", se ríe. Después de filmar más de 280 chasquidos de pinzas, Harrison comenzó minuciosamente a reconstruir 125 de las maniobras para calcular la aceleración de las pinzas cuando se cerraron, la cantidad de energía utilizada y la potencia requerida para producir el chorro de agua.

Increíblemente, incluso el camarón chasqueador más pequeño, con pinzas de solo 1 mm de largo y un peso de solo 0,03 mg, ocasionalmente podía arrojar un chorro de agua que producía una burbuja explosiva de cavitación. "Estaba completamente extasiado. Este camarón chasqueador tenía aproximadamente la longitud de un grano de arroz y podía moverse lo suficientemente rápido como para cavitar el agua", dice Harrison.

Cuando calculó la aceleración de la diminuta pinza superior cuando se cerró sobre la pinza inferior, se sorprendió de que alcanzara una aceleración de 580.000 m/s2, tan rápido como una bala y ~20 veces más rápido que la pinza del adulto, mientras que giraba a más de 1.500.000 grados/s (250.000 rpm).

"Es la aceleración más rápida registrada para un movimiento repetible bajo el agua", dice Harrison, aunque explica que las mandíbulas de las hormigas de Drácula se aceleran más rápido en el aire y las células de las picaduras de las medusas se aceleran más rápido en el agua, pero se destruyen cada vez que se activan.

A continuación, Harrison calculó la potencia necesaria para producir una explosión tan impresionante, y llegó a ~65.000.000 W/kg de músculo, superando con creces los 1.200 W/kg medidos para el músculo de vuelo de pájaro más potente. Solo una catapulta, que almacena energía y luego la libera instantáneamente, podría producir un chorro de agua tan explosivo.

Entonces, los camarones chasqueadores desarrollan la capacidad de cerrar sus pinzas, produciendo una burbuja de cavitación, un poco más de un mes después de que nacen, logrando aceleraciones asombrosamente rápidas que superan con creces las de sus padres. Pero Harrison sospecha que los juveniles tienen que disparar algunas balas de fogueo antes de que produzcan burbujas de cavitación.

"Los juveniles pueden estar 'practicando' sus golpes", sugiere, explicando que pueden necesitar bloquear y cargar varias veces para acumular hasta que sean capaces de liberar de manera confiable sus chorros de agua cavitantes balísticos.

Los hallazgos se publican en el Journal of Experimental Biology: Developing elastic mechanisms: ultrafast motion and cavitation emerge at the millimeter scale in juvenile snapping shrimp

Etiquetas: PinzaChasquidoCamarónVelocidad

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