1. Cómo la mosca parásita Ormia ochracea encuentra al grillo que canta solo por el sonido
En la hierba nocturna, un grillo macho canta. Atraída por ese canto, vuela hacia él la hembra de la mosca parásita Ormia ochracea. Tras aterrizar cerca, se acerca caminando al grillo para depositar sus larvas [1]. No busca con los ojos, sino que localiza la fuente mediante el sonido. El gran desafío aquí es la separación de sus oídos: la distancia entre las membranas timpánicas izquierda y derecha es de unos 520 micrómetros, es decir, aproximadamente 0,5 milímetros [2]. Algunos documentos mencionan un valor de unos 1,2 milímetros, por lo que la cifra varía ligeramente según la fuente [3]. En los humanos, los oídos están separados por la cabeza, pero en esta mosca están mucho más cerca. ¿Cómo logra saber la dirección con esa proximidad?
2. Qué tan pequeña es la diferencia de tiempo con que el sonido llega a cada oído de la mosca
El sonido viaja a unos 343 metros por segundo. Al calcular el tiempo que tarda en cruzar la separación de 0,52 milímetros, el resultado es de aproximadamente 1,5 microsegundos (1,5 millonésimas de segundo). Esto significa que la diferencia máxima de tiempo de llegada a los oídos de la mosca es de ese orden [2]. Distinguir una diferencia tan breve solo con los nervios parece difícil. La otra pista es la longitud de onda. Si el canto del grillo tiene una frecuencia de 5 kilohertz, su longitud de onda es de unos 6,9 centímetros. La separación de los oídos de 0,52 milímetros es aproximadamente 1/130 de esa longitud. Otro artículo indica una separación de unos 1,2 milímetros, equivalente a 1/100 de la longitud de onda, aunque son cifras aproximadas [3]. Si los oídos son demasiado pequeños en comparación con la longitud de onda, el sonido llega casi igual a ambos lados. ¿Qué ingenio usa la mosca para aprovechar esa pequeña diferencia?
3. Cómo el puente entre las dos membranas de la mosca aumenta las diferencias mínimas del sonido
Las membranas timpánicas de la mosca están conectadas por un pequeño puente central, actuando como un eje de rotación [2]. Gracias a esta conexión, las dos membranas se desplazan una contra la otra, oscilando en direcciones opuestas. Un artículo de la Universidad de Cornell compara esto con un "balancín" de parque: cuando un lado se empuja, el otro se mueve en dirección contraria a través del puente [1]. Los estudios sobre micrófonos señalan que, cerca de este modo de oscilación (modo de balanceo), la diferencia de tiempo aumenta de unos 1,5 microsegundos a unos 50 microsegundos, y la diferencia de intensidad sonora pasa de unos 1 decibelio a unos 12 decibelios [2]. En términos de tiempo, esto es un aumento de unas 33 veces (cálculo del autor). Los 50 microsegundos corresponden al tiempo que tarda el sonido en recorrer unos 1,7 centímetros (cálculo del autor). Así, la separación real de 0,5 milímetros funciona como si los oídos estuvieran a 1,7 centímetros de distancia. Sin embargo, esta amplificación ocurre bajo condiciones específicas de oscilación y no es constante para todos los ángulos o frecuencias.
4. Qué tan precisa es la mosca para detectar la dirección del sonido
¿Qué tan exacta es la localización? El artículo de Cornell indica que pueden distinguir cambios en la posición de la fuente de unos 2 grados [1]. Pero hay condiciones: la mosca es precisa principalmente en un rango de unos ±30 grados frente a ella, con una precisión de unos ±2 grados dentro de ese área según los modelos [3]. A ángulos mayores, la precisión disminuye en los modelos teóricos [2]. No es de 2 grados en todas las direcciones. Considerando la pequeña separación de sus oídos, esta precisión es notable. El investigador Hoy, citado en Cornell, dijo que, considerando el tamaño del cuerpo, esta mosca es experta en detectar la dirección del sonido [1]. Tiene una resolución similar a la humana (unos 2 grados), pero con oídos separados por solo alrededor de 1 milímetro. Hasta ahora hemos visto el lado de la mosca; ¿qué ocurre con el grillo que es encontrado?
5. Por qué en Hawái aumentaron los grillos machos que no cantan
Según una fuente, esta mosca parásita llegó a Hawái hace unos 30 años [4]. Los grillos hawaianos (Teleogryllus oceanicus) se convirtieron en presas de esta mosca. En la isla de Kauai, en unas 20 generaciones, aumentaron los machos con alas planas que no cantan [4]. Se cree que los machos con alas planas que no cantan pueden esconderse mejor de las moscas que dependen del canto. Se reporta que este cambio ocurrió a partir de cambios en genes distintos en Kauai y en la isla de Oahu. El caso muestra que el oído de la mosca puede ser una presión de selección muy fuerte sobre los grillos. A continuación, veremos cómo la idea del oído de la mosca se acerca a la vida humana.
6. Cómo el oído de la mosca inspira los micrófonos para audífonos
La idea del oído de la mosca se aplica en la investigación de micrófonos. Miles y su equipo de la Universidad de Binghamton construyeron un micrófono con una pequeña placa vibrante de 1 mm × 3 mm que gira alrededor de un eje central. En pruebas de 2013, se informó que el micrófono prototipo tenía unos 17 decibelios menos de ruido que el sistema convencional de dos micrófonos comparado [5]. Los audífonos son el mayor campo de aplicación de los micrófonos direccionales, que seleccionan sonidos de una dirección específica. Los micrófonos direccionales MEMS inspirados en el oído de la mosca son estudiados por muchos grupos de investigación [2]. Es importante notar que lo presentado aquí está en etapa de prototipo o investigación. Los documentos no indican que se usen ampliamente en los audífonos actuales. Es un proceso en el que los humanos incorporan gradualmente la idea del oído de la mosca a la ingeniería.
7. Cómo probar con tus propios oídos a adivinar la dirección de un sonido
En una habitación silenciosa, cierra los ojos y mira hacia adelante. Pide a un adulto que toque una campana o cascabel frente a ti, a los lados o en diagonal, y señala la dirección del sonido. ¿Es más fácil acertar cerca del frente o en los lados? Compara tu experiencia con la información de que la precisión de la mosca es alta en unos ±30 grados frente a ella. También es recomendable mirar 0,5 milímetros en una regla. Observa dónde queda la longitud de onda del canto del grillo (unos 7 centímetros) en la regla para sentir la pequeñez de los oídos de la mosca.