Insetos minúsculos excretam grandes quantidades de urina usando uma catapulta anal

Minúsculos insetos cicadelídeos produzem tanta urina que a catapultam para fora de seus corpos em gotículas de alta velocidade e com baixo consumo de energia, em vez de esvaziá-la. Esses insetos se alimentam de pequenas quantidades de nutrientes em grandes volumes de água, obrigando-os a eliminar até 300 vezes seu peso corporal em dejetos líquidos por dia. Ao torcer partes de seu ânus para liberar e, em seguida, carregar uma gota de urina, eles podem impulsionar seus resíduos por uma fração do custo de energia de produzir um fluxo.

As cigarrinhas, que são uma espécie de cicadelídeos e têm apenas alguns milímetros de comprimento, alimentam-se da seiva dos tubos do xilema das plantas, que vão das raízes até as folhas. Composto por 95% de água e 5% de minerais e outros nutrientes, a seiva do xilema é difícil para os insetos bombearem, pois é naturalmente sugada para dentro da planta.

- "Isso significa que os insetos já estão trabalhando duro para obter muito pouco retorno em nutrientes que fornecem energia", disse Saad Bhamla, do Instituto de Tecnologia da Geórgia, em Atlanta

Ele e seus colegas se perguntaram como os minúsculos insetos poderiam gastar a energia adicional necessária para urinar tanto, um hábito que lhes valeu seu nome comum em inglês "sharpshooter" ("atirador especial".

- "Se você estivesse bebendo apenas limonada diet, e essa fosse toda a sua dieta, então você realmente não iria querer desperdiçar energia em qualquer parte do seu processo biológico", disse ele. - "É mais ou menos assim para este minúsculo organismo."

Para entender seu segredo, a equipe analisou 22 ejeções de cinco cigarrinhas (Homalodisca vitripennis). Em particular, eles observaram o movimento de um apêndice pontudo e peludo chamado caneta anal enquanto girava e se abria para espremer uma gota. Cada gota cresceu por cerca de 80 milissegundos, então a caneta girou um pouco mais para criar uma carga de mola.

Nesse ponto, a caneta fez um giro rápido, catapultando a gota no ar. Notavelmente, as gotículas se moveram 40% mais rápido do que a caneta espremedora quando as impulsionou, disse Bhamla.

Esse fenômeno mecânico, no qual as gotas se movem para cima e para fora mais rápido do que a velocidade com que a superfície rotativa que as ejeta se move, é conhecido como "superpropulsão". É raro em projetos de engenharia e nunca foi detectado em um organismo vivo antes, segundo contam os pesquisadores.

Por meio de modelagem física e matemática, a equipe determinou que o estilete da cigarrinha transfere energia para as gotas residuais com grande eficiência. O sucesso do sistema depende inteiramente do tempo assim como um mergulhador pula de um trampolim.

Como as gotículas são macias e deformáveis, elas podem armazenar energia, que então alimenta sua velocidade enquanto são impulsionadas pelo ar. Como resultado, as cigarrinhas usam cerca de quatro a oito vezes menos energia para eliminar resíduos do que se estivessem criando correntes de jato, que requerem energia significativa para criar velocidade de expulsão.

- "Todos os nossos modelos sugerem que é uma das rotas mais eficientes em termos de energia para afastar as gotas", disse o pesquisador.

Animais maiores e humanos não precisam de um sistema de micção com eficiência energética porque, comparado com a ingestão de energia, força muscular e produção urinária, o custo de produção de jatos é insignificante. Mas fazer jatos quando você é tão pequeno é muito difícil.

As descobertas podem inspirar projetos de engenharia para sistemas de autolimpeza com eficiência energética para eletrônicos vestíveis inteligentes, sistemas de desembaçamento para óculos ou sistemas de transporte em robótica leve.