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Ingeniería moderna para comprender la evolución de la ciencia de la vida

Ingeniería moderna para comprender la evolución de la ciencia de la vida

Usando métodos Ingenieria En la era moderna, científicos de una colaboración internacional han descubierto uno de los mayores misterios de los trilobites, los antepasados ​​de los artrópodos actuales que vivieron durante 270 millones de años, entre el Cámbrico, hace 520 millones de años, y el Pérmico, hace unos 251 años. Años-.

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Los trilobites son uno de los grupos de animales más exitosos que habitó el planeta Tierra, Sobrevivió a muchas extinciones masivas hasta que el hábitat se compartió con otros animales como los anfibios o los antepasados ​​de los primeros reptiles de los dinosaurios.

Los investigadores dirigidos por el paleontólogo español Jorge Esteve, profesor Universidad de la Cordillera de los Andes, Realizó un análisis de los llamados “elementos finitos” en modelos 3D, un método de ingeniería mecánica que se utiliza para calcular cuánto peso podrían soportar estructuras como puentes o qué tan grandes columnas de rascacielos deberían subir hasta la cima, para comprender cómo Se utilizaron trilobites para que sus cabezas hicieran agujeros en el suelo y se alimentaran de las pequeñas presas que les hubieran caído.

Cada estructura 3D está sujeta a tensiones externas, desde el peso de la estructura en sí, en el caso de un edificio de 100 pisos, hasta el peso de una montaña, en el caso de un túnel. Saber cómo se distribuyen los esfuerzos entre estas estructuras nos permite identificar posibles debilidades ”, explica Esteve.

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El paleontólogo demuestra el principio con otro ejemplo: “Si colocamos una prótesis para una prótesis de cadera, debemos calcular cuánto esfuerzo puede soportar la prótesis, ya que la resistencia de una persona de 50 kg de peso difiere de la de otra 100”.

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El análisis de elementos finitos funciona con un archivo Programación Indica colores que van desde el azul (mayor resistencia) al rojo (menor resistencia) cómo se comportará mecánicamente la estructura.

“Si la prótesis tiene muchas áreas en rojo, al realizar la simulación de elementos finitos, habrá que cambiar los materiales o geometría de la prótesis para tener más áreas en azul, y de esta manera, la persona no enfrentará ningún problema debido a la “Fracturas potenciales”, explica el científico.

En lugar de estudiar fósiles en el laboratorio, como es común en Paleontología Los científicos aplicaron los modelos limitados a 27 especies de trilobites, todas del período Cámbrico (hace 500 millones de años).

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Así, demostraron que la forma de la cabeza no solo les ayudó a mejorar el despeje de sus caparazones, permitiendo que estos artrópodos crecieran, sino que también les permitió resistir el tremendo esfuerzo al hacer surcos en el suelo para alimentarse de sus crías. Gusanos y partículas en el fondo del mar, como lo hacen hoy los cangrejos herradura.

El análisis de elementos finitos mostró que una serie de “tendones” en los lóbulos laterales de los trilobites (anatómicamente hablando, trilobites divididos en tres lóbulos longitudinales, de ahí el nombre) evitan que estas áreas débiles se rompan durante la perforación, haciéndolo más fácil para ellos. Tienen que derretirse y hacer surcos para alimentarlos.

Esta adaptación a los trilobites también les permitió realizar excavaciones cada vez más complejas y profundas, como galerías y madrigueras.

El desarrollo de la tecnología

La tecnología de elementos finitos no es nueva para la paleontología. Comenzó a usarse para averiguar, por ejemplo, qué tan poderosa muerde un dinosaurio carnívoro como los famosos dinosaurios tirano-saurio Rex O el Allosaurus.

Estos primeros trabajos fueron realizados por la profesora Emily Rayfield, de la Universidad de Bristol, quien ahora es coautora con Esteve de un estudio sobre trilobites publicado en la prestigiosa revista. Paleontología.

“Los estudios de Rayfield lo ayudaron a descubrir la fuerza de la mordedura de un dinosaurio y deducir, por ejemplo, qué tipo de dieta seguiría: si fueran carroñeros o depredadores activos”, dice Esteve.

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Para Esteve, la trascendencia de su nuevo trabajo radica en que arroja luz sobre el mecanismo de alimentación de los trilobites, posible motivo de su historia evolutiva, y tan exitoso que los llevó a vivir más de 270 millones de años, y muchos millones de años. más largo que la vida útil de un dinosaurio o de nuestra especie.

Además, este comportamiento de tres lóbulos “arañó” el suelo de los mares durante el período Cámbrico y más tarde Ordovícico (hace 480 millones de años). Como un granjero que ara su suelo para airearlo, los trilobites “araron” el suelo primitivo de la tierra, desencadenando los ciclos bioquímicos y biogeoquímicos de la vida. Si estos artrópodos icónicos no existieran, las condiciones no habrían sido para que la vida floreciera como lo ha sido desde ese momento ”, dice Esteve.

Nicolás Bustamante Hernández
Periodista científico – por EL TIEMPO
En Twitter: ScienceNico

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