Os insetos atiradores, uma espécie de cigarrinha de alguns milímetros de comprimento, produzem tanta urina que a lançam para fora de seus corpos em gotas de alta velocidade e eficiência energética em vez de simplesmente liberá-la em um fluxo contínuo.
Esses insetos se alimentam de pequenas quantidades de nutrientes em grandes volumes de água, o que os obriga a eliminar até 300 vezes o peso de seus corpos em líquidos todos os dias.
Ao torcerem partes de seus ânus para liberar e carregar uma gota de urina, eles podem lançar seus resíduos a uma fração do custo energético de produzir um fluxo, afirma Saad Bhamla do Instituto de Tecnologia da Geórgia em Atlanta.
Os atiradores se alimentam da seiva presente nos tubos do xilema das plantas, que vão das raízes até as folhas.
Composta por 95% de água e 5% de minerais e outros nutrientes, a seiva é difícil para os insetos expelirem, pois é naturalmente sugada para dentro da planta.
Isso significa que os insetos já trabalham muito para obter uma quantidade muito pequena de nutrientes que lhes forneçam energia, diz Bhamla.
Ele e seus colegas se perguntaram como esses insetos tão pequenos poderiam gastar a energia adicional necessária para urinar tanto quanto o fazem, um hábito que lhes rendeu o nome comum.
Para entender o segredo, a equipe analisou 22 ejeções de resíduos de cinco atiradores de asas de vidro (Homalodisca vitripennis).
Em particular, observaram o movimento de um apêndice pontiagudo e peludo chamado estilete anal enquanto ele girava e se abria para espremer uma gota.
Cada gota crescia por cerca de 80 milissegundos e, em seguida, o estilete girava um pouco mais para criar uma carga de mola.
Nesse ponto, o estilete fez uma rápida torção, catapultando a gota para o ar. Surpreendentemente, as gotas se moveram 40% mais rápido do que o estilete que as lançou, diz Bhamla.
Esse fenômeno mecânico – em que as gotas se movem para cima e para fora mais rapidamente do que a superfície rotativa que as ejetou se move – é conhecido como “superpropulsão”.
É raro em projetos de engenharia e nunca havia sido detectado em um organismo vivo antes, diz Bhamla.
Por meio de modelagem física e matemática, a equipe determinou que o estilete do atirador transfere energia para as gotas de resíduos com grande eficiência.
O sucesso do sistema depende inteiramente do tempo, diz Bhamla, assim como um mergulhador de alta plataforma saltando de um trampolim.
Como as gotas são macias e deformáveis, podem armazenar energia, o que impulsiona sua velocidade enquanto são lançadas pelo ar.
Como resultado, os atiradores usam cerca de quatro a oito vezes menos energia para eliminar resíduos do que usariam se estivessem criando jatos de urina, que exigem energia significativa para criar a velocidade de expulsão. “Todos os nossos modelos sugerem que é uma das rotas mais eficientes em termos energéticos para lançar gotas”, diz Bhamla.
Animais maiores e humanos não precisam de um sistema de micção tão eficiente em termos de energia, porque, em comparação com sua ingestão de energia, força muscular e produção urinária, o custo de produzir fluxos é insignificante.
“Mas produzir jatos quando você é tão pequeno [como um atirador] é muito difícil”, diz Bhamla.
Os resultados poderiam inspirar projetos de engenharia para sistemas de autolimpeza energeticamente eficientes para eletrônicos vestíveis inteligentes, sistemas antinevoeiro para óculos e lentes ou sistemas de transporte em robótica macia, diz ele.
