Il segreto più oscuro dei mutilidi: come gli animali ultra-neri ispirano la tecnologia

Sono pochissime le persone che hanno accettato la sfida di studiare i mutilidi. Questi insetti, comunemente noti come formiche vellutate, sono tanto interessanti quanto difficili da studiare. Come afferma un classico lavoro su di loro: "Nessuna [specie di imenotteri] può offrire più ore di fascino e frustrazione delle formiche di velluto".

Sebbene abbiano un aspetto vellutato dovuto al fatto che il loro corpo è ricoperto da uno spesso strato di peli, non sono vere formiche, in quanto sono più strettamente imparentate con le vespe. Attualmente la famiglia Mutillidae comprende 4693 specie, ma non abbiamo informazioni sulla maggior parte di esse.

Le ragioni sono da ricercare nella loro biologia. Sia i maschi che le femmine presentano un estremo dimorfismo sessuale : le femmine sono grandi e prive di ali, mentre i maschi sono solitamente più piccoli e hanno le ali. Ciò rende difficile la tassonomia perché spesso le stesse specie sono state descritte come generi diversi.

Le femmine cercano i nidi di altri insetti, come le vespe solitarie, per deporre le uova. Dopo la schiusa, le larve si nutrono della pupa ospite, comportandosi come parassiti . Questo comportamento ne complica anche lo studio, poiché richiede l'osservazione e la comprensione delle interazioni tra le specie nei loro ambienti naturali. Inoltre, il loro stile di vita solitario li rende particolarmente difficili da localizzare.

Ci sono però persone per le quali le difficoltà, anziché essere uno scoraggiamento, sono un'attrazione. È il caso di Vinicius López, entomologo dell'Università Federale del Triangolo Minerario in Brasile. Come racconta a EL PAÍS: “Quando si studiano i mutilidi, ogni scoperta sembra aprire più domande che risposte . Quel senso di mistero e la sfida costante di comprenderli sono, per me, assolutamente affascinanti".

In particolare, esiste una specie chiamata Traumatomutilla bifurca , che ha attirato la sua attenzione per la sua particolare colorazione bianca e nera. “Durante una spedizione nel Parco Nazionale Chapada dos Guimarães, ho visto questa specie camminare sulla sabbia chiara e ho avuto l'impressione che le bande bianche fluttuassero, come se le parti nere non esistessero”, spiega Vinicius López, “è stato un momento che non dimenticherò mai”.

Anni dopo, nel suo laboratorio arrivò uno spettrometro in grado di misurare la luce riflessa da diverse superfici e lui e il suo team decisero di misurare il nero presente nella cuticola della T. bifurca . Come parte della sua calibrazione, questo strumento include riferimenti specifici per il bianco (che rappresenta la riflessione massima) e il nero (la riflessione minima). Hanno scoperto che il nero di T. bifurca rifletteva meno luce del calibratore nero nello spettrometro. “La scoperta ci ha confermato che avevamo a che fare con un fenomeno unico, degno di studio ”, afferma l’entomologo.

Ciò che Vinicius e il suo team avevano scoperto era un colore noto come ultranero, caratterizzato dal fatto di riflettere meno dello 0,5% della luce incidente. In natura questo colore è estremamente raro e si riscontra solo in pochi animali, come il ragno pavone ( Maratus tasmanicus ), l' uccello del paradiso ( Lophorina niedda ), la vipera del Gabon ( Gaboon viper ) o la farfalla pantofola greca ( Catonephele numilia ).

In ogni animale, questo colore si è evoluto in modo indipendente, conferendogli diversi vantaggi evolutivi. Nei ragni pavone e negli uccelli del paradiso, l'ultra-nero mette in risalto altri colori brillanti, aumentando il contrasto visivo e attraendo i partner. Nella vipera del Gabon, consente di regolare meglio la temperatura e di mimetizzarsi, mentre nella farfalla pantofola greca aiuta a confondere i predatori.

Nel caso di Traumatomutilla bifurca , la funzione dell'ultrablack non è del tutto chiara. Il comportamento sessuale dei mutilidi è ancora poco compreso, ma non sembra che la colorazione delle femmine serva ad attrarre i maschi. Potrebbe invece aiutarli a sfuggire ai predatori.

I mutilidi sono noti per le lorostrategie antipredatorie . Le femmine sembrano piccoli carri armati: hanno un esoscheletro incredibilmente resistente e un pungiglione velenoso molto potente. Inoltre, condividono schemi di colore con altre specie presenti nel loro ambiente, anch'esse velenose, un fenomeno noto come mimetismo mülleriano. Curiosamente, non sono state osservate quasi interazioni tra queste formiche e i predatori insettivori. Come spiega Vinicius López, “resta un mistero chi siano i loro predatori naturali, il che rende il loro studio ancora più intrigante”.

Tuttavia, nel caso dei mutilidi, non tutto è un mistero irrisolto. Utilizzando tecniche avanzate come la microscopia elettronica a scansione (SEM) e la microscopia elettronica a trasmissione (TEM), Vinicius López e il suo team hanno scoperto come questi insetti riescano a produrre un colore così scuro. Hanno recentemente pubblicato i loro risultati sul Belstein Journal of Nanotechnology .

La superficie della cuticola della T. bifurca è ricoperta da uno strato denso di spine che agiscono come trappole luminose, dirigendo la luce nella cuticola. Sotto questo strato superficiale si trovano una serie di fogli sovrapposti che formano una rete tridimensionale. Questa disposizione aumenta ulteriormente l'assorbimento della luce, poiché questa rimbalza più volte all'interno delle lamelle finché non viene infine assorbita dai pigmenti, probabilmente dalla melanina. È una combinazione perfetta di nanoingegneria e biochimica.

Studi come questo aprono opportunità per applicazioni pratiche nella tecnologia. La scienza è già riuscita a replicare questi meccanismi in laboratorio, utilizzando nanotubi di carbonio e strutture simili a quelle di questi animali. Secondo Stanislav Gorb, professore presso l'Istituto zoologico dell'Università di Kiel e uno dei massimi esperti di materiali biomimetici, una delle loro applicazioni di maggior successo riguarda i dispositivi ottici come microscopi e telescopi, dove le superfici ultra-nere riducono i riflessi interni, migliorando la qualità delle immagini ottenute.

Ad esempio, il Vantablack , uno dei materiali ultra-neri più noti, ha fatto il suo debutto nello spazio nel 2015, rivestendo il tracker stellare del microsatellite Kent Ridge 1. Sebbene sembri un ambiente buio, lo spazio è molto luminoso. Il Ventablack assorbe la luce che entra nei sensori del tracker, migliorandone la capacità di monitorare la posizione rispetto alle stelle.

Stanislav Gorb ritiene che uno degli sviluppi più promettenti dell'ultrablack sia la sua applicazione nei pannelli solari. Rispetto ai rivestimenti attuali, che possono riflettere una parte della luce incidente, l'ultrablack garantirà che praticamente tutta l'energia luminosa disponibile venga catturata dalle celle fotovoltaiche. Nel lungo termine, questa tecnologia potrebbe svolgere un ruolo fondamentale nel migliorare le prestazioni delle energie rinnovabili, stimolando lo sviluppo di soluzioni più sostenibili e competitive.

Quando Vinicius López incontrò per la prima volta la T. bifurca sulla sabbia bianca, probabilmente non pensò ai telescopi o ai pannelli solari. Il suo interesse per i mutilidi non era altro che quello di riuscire a comprendere gli animali che si rifiutano di rivelare i loro segreti. Ma in natura tutto è connesso e il segreto più oscuro di un insetto può essere fonte di ispirazione per un primate curioso andato nello spazio.