Cientistas desvendam complexo origami feito pelas joaninhas com as asas

Joanna Klein

A joaninha é um inseto pequeno com asas traseiras quatro vezes maiores que ela. Como uma mestra do origami, ela as dobra em pacotes arrumados, ajeitando-as dentro de um pequeno espaço entre seu abdômen e as asas mais duras, geralmente cheias de bolinhas, que as protegem.

Quando chega a hora de voar, retira esse aparato de debaixo de suas asas coloridas que parecem uma concha, chamadas élitros, em um décimo de segundo. E quando pousa, dobra-o novamente em apenas dois segundos. Alternando entre voar e caminhar várias vezes ao dia, a joaninha vai longe.

A olho nu, essa transformação elegante é um mistério. Mas cientistas no Japão mostraram uma maneira de estudar o processo em uma pesquisa publicada no dia 15 de maio no Proceedings of the National Academy of Sciences. A maneira como a joaninha consegue espremer essas estruturas rígidas em um espaço pequeno é uma lição valiosa para os engenheiros que projetam peças dobráveis como guarda-chuvas e satélites.

As asas traseiras das joaninhas são resistentes o suficiente para mantê-las no ar por duas horas, permitem que atinjam velocidades de até 60 quilômetros por hora e altitudes de três prédios como o Empire State empilhados. Ainda assim, elas se dobram facilmente. Esses atributos aparentemente contraditórios deixaram Kazuya Saito, engenheiro aeroespacial da Universidade de Tóquio e autor principal do estudo, perplexo.

Trabalhando na criação de estruturas dobráveis, como velas grandes e sistemas de energia solar para naves espaciais, ele pesquisou as joaninhas em busca de inspiração para seus projetos.

"Elas parecem ser melhores no voo do que outros besouros porque repetem a decolagem e o pouso várias vezes por dia. Achei que suas asas deveriam ter um sistema de transformação excelente", escreveu ele em um e-mail.

Pesquisas anteriores não puderam explicar os intricados padrões de dobras que Saito conseguiu observar nas asas duras dos besouros. E estudá-los era difícil porque os élitros ficam abaixados e bloqueiam a visão durante o procedimento de dobra.

"Eu queria saber o que elas realmente fazem sob os élitros", explicou ele.

Por meio de uma microcirurgia, Saito e seus colegas trocaram uma asa externa colorida por uma artificial transparente e filmaram o que acontecia com câmeras de alta velocidade. Sua equipe também capturou imagens de raios-X em 3D superdetalhadas. Juntas, essas informações desmascararam os confusos padrões de dobras.

Imagine tentar dobrar duas barracas de seis metros, com varetas internas, que estão presas às suas costas sob uma caixa de plástico, sem usar as mãos para ajudar. A joaninha faz isso o dia todo.

Para dobrá-las, os élitros primeiro se fecham e se alinham para trás. O abdômen se move para cima e para baixo retraindo as asas. E, durante o processo, pequenas estruturas no abdômen e nos élitros criam uma fricção para segurar as asas no lugar. As asas se dobram para dentro e sobre si mesmas e são encaixadas em um formato de Z. As veias nas asas, elásticas, enrolam-se em um formato cilíndrico, o que aumenta sua flexibilidade sob pressão. Elas saltam para fora como molas quando as asas se desdobram.

"Elas podem dobrar suas asas sem errar desde a primeira vez", contou Saito.

Esse origami das joaninhas pode não ajudar com nossas asas hipotéticas, mas os princípios por trás dele estão cada vez mais resolvendo outros problemas de engenharia.

A arte japonesa já inspirou robôs que se montam sozinhos, um telescópio de lentes dobráveis do tamanho de Manhattan, um stent coronariano inflável e outros equipamentos médicos e espaciais, prédios e objetos cotidianos. Talvez um dia os humanos desenvolvam suas próprias técnicas de dobradura especializadas.

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