mier

Nieuw onderzoek toont aan dat sommige mieren tot wel 5000 keer hun eigen gewicht kunnen tillen. En daarmee zijn ze sterker dan gedacht. Het geheim? Hun nekgewricht.

Het is niet voor het eerst dat onderzoekers de kracht van mieren bestuderen. Maar tijdens eerdere onderzoeken schatten wetenschappers het draagvermogen van mieren altijd door te kijken naar wat ze droegen. Daaruit rolden verschillende schattingen: sommige onderzoekers schatten dat de mieren tot wel enkele honderden keren hun eigen lichaamsgewicht konden tillen. Onderzoeker Carlos Castro vond dat wat weinig. Hij vermoedde dat ze zeker duizend keer hun eigen gewicht konden dragen. En daarom zette hij een onderzoek op om heel nauwkeurig de kracht van de mieren te meten. En uit dat onderzoek blijkt dat de mieren nog meer kunnen hebben dan Castro dacht.

In de centrifuge
Om te achterhalen wat een mier werkelijk tillen kan, verzamelde Castro een aantal schubmieren (Formica exsectoides, zie de afbeelding hierboven). De onderzoekers plaatsten de mieren in de diepvries en lijmden ze vervolgens met hun kopjes naar beneden in een speciale centrifuge. Die centrifuge draait, waarbij de lijfjes van de mieren mee gaan draaien en steeds wijdere cirkels boven het vastgelijmde kopje trekken. Op een gegeven moment wordt de roterende kracht van het lijfje te sterk en vliegt het lijfje los doordat het nekje breekt.

5000 keer
De onderzoekers zetten de mieren in de centrifuge en keken wat er gebeurde terwijl ze de centrifuge steeds sneller lieten draaien. Toen de kracht die op het nekje werd uitgeoefend ongeveer gelijk was aan 350 keer het gewicht van de mier begon de lengte van het gewricht in de nek toe te nemen en werd het lichaampje langer. De nekjes van de mieren braken bij krachten vergelijkbaar met 3400 tot 5000 keer hun gemiddelde lichaamsgewicht. En daarmee konden de mieren veel meer hebben dan de onderzoekers vooraf dachten.

Nek
Maar hoe komt het nu dat de mieren zo sterk zijn? CT-scans tonen aan dat het alles te maken heeft met de nek. De onderzoekers bestudeerden het zachte weefsel van de nek en de verbinding van dit zachte weefsel en het harde exoskelet van het hoofd en het lichaam. Uit het onderzoek blijkt dat elk deel van het hoofd-nek-borst-gewricht een eigen textuur heeft, met een structuur die lijkt op bultjes of haren die zich vanaf verschillende locaties uitstrekken. “Andere insecten hebben soortgelijke structuren en we denken dat ze een soort mechanische rol spelen. Ze regelen mogelijk de manier waarop het zachte weefsel en het harde exoskelet samenkomen om de druk te verminderen en de mechanische functie te vergroten.” Ook blijkt de verbinding tussen het zachte materiaal van de nek en het harde materiaal van het hoofd bijzonder te zijn. Zulke overgangen kunnen heel kwetsbaar zijn, maar bij de mieren is de overgang vrij geleidelijk waardoor deze sterker is.

Het onderzoek vertelt ons niet alleen meer over de mier, maar kan ook dienen als inspiratiebron wanneer we sterke structuren willen ontwikkelen. Zo kan het bijvoorbeeld gebruikt worden voor de bouw van robots. Overigens hoeven we voorlopig nog niet bang te zijn dat onderzoekers reusachtige robotmieren met ongekende kracht gaan produceren. Mieren zijn heel sterk, omdat ze klein zijn. Hun lichaampjes zijn heel licht, waardoor ze binnen hun exoskelet bijna geen steun van hun spieren nodig hebben en ze al hun spierkracht kunnen richten op het tillen van andere objecten. Een mier ter grootte van bijvoorbeeld een mens zou nooit zo’n groot gewicht kunnen dragen, omdat zijn eigen gewicht hem in de weg zit. Tenminste: op aarde. Reusachtige robotmieren behoren in de ruimte – met beperkte zwaartekracht – in principe wel tot de mogelijkheden.