Desarrollan una innovadora técnica para recrear el canto de los grillos antiguos

Un equipo de la Universidad de Western Ontario logró reconstruir el canto de grillos a partir de especímenes almacenados en museos mediante una combinación de modelado computacional avanzado y validación experimental. El avance fue presentado por la Universidad y publicado en la revista Royal Society Open Science.

La profesora Natasha Mhatre y su equipo desarrollaron un método que permite, por primera vez, “escuchar” cómo cantaban grillos de épocas pasadas, utilizando incluso insectos preservados durante años en colecciones.

El estudio destacó el uso de un modelo computacional y experimental refinado que supera las limitaciones históricas para reconstruir con fidelidad los sonidos producidos por estos insectos.

Cómo producen sonido los grillos y los retos de su reconstrucción

A diferencia de aves y mamíferos, que dependen de tractos vocales de tejidos blandos poco conservables, los grillos generan su característico canto mediante la vibración de sus alas delanteras endurecidas, según divulgaron los expertos.

“Cada ala de grillo tiene un patrón de venas que la atraviesan, las cuales son estructuralmente cruciales para la producción de cantos”, explicó Natasha Mhatre, profesora de biología de la Facultad de Ciencias de Western. Ciertas venas generan las fuerzas necesarias para provocar la vibración responsable del sonido, mientras otras refuerzan áreas específicas y favorecen la formación de estructuras resonantes.

La ventaja de estudiar grillos reside en que sus alas endurecidas pueden conservarse durante largos períodos, tanto en fósiles como en museos. No obstante, la reconstrucción del sonido a partir de estas alas presenta dificultades porque la desecación de los especímenes altera la rigidez del material y, en consecuencia, la frecuencia de resonancia.

En 2012, Mhatre y su equipo publicaron uno de los primeros estudios utilizando modelos computacionales que simplificaban el comportamiento de las alas considerando algunas zonas inmóviles, especialmente donde hay alta densidad de venas.

“Hay una alta densidad de venas en las alas anteriores de los grillos, por lo que consideramos estas partes del ala prácticamente inmóviles en nuestro modelo. Y este enfoque se ha mantenido durante más de una década”, detalló la investigadora.

Sin embargo, la movilidad parcial de esas áreas y la ausencia de criterios claros para definir “alta densidad” de venas dificultaban extrapolar el modelo a otras especies o a alas no analizadas todavía.

Adicionalmente, las alas secas se vuelven más rígidas, lo que modifica su comportamiento vibratorio y complica la reproducción fiel del canto original, según los autores.

Para superar estas barreras, el equipo de la Universidad de Western Ontario desarrolló un modelo computacional ajustado a la estructura real de las alas de los grillos, centrado en la especie Teleogryllus oceanicus. Este modelo incorpora tanto la geometría y venación como parámetros mecánicos (módulo de Young, espesor celular) recolectados experimentalmente mediante técnicas como la tomografía de coherencia óptica.

La validación se realizó con alas de grillos vivos y preservados, varias de las cuales habían estado almacenadas en seco durante cinco años. Se empleó vibrometría láser Doppler para medir la respuesta vibratoria ante estímulos acústicos, tanto en alas secas como tras un proceso de rehidratación.

Los resultados indicaron que el modelo predijo correctamente los patrones vibratorios observados en alas frescas y aquellas que no se habían utilizado para ajustar el modelo.

Se comprobó que las alas secas presentaban frecuencias de resonancia más altas por el incremento de rigidez, pero recuperaban la frecuencia original después de rehidratarse o de ajustar computacionalmente dicha rigidez.

“Hemos desarrollado una forma más confiable de reconstruir la función acústica de los grillos a partir de la morfología, utilizando modelos computacionales y especímenes preservados”, afirmó Mhatre.

Resultados principales y relevancia

El estudio mostró que el rango de vibración reproducido por el modelo coincide con el de alas vivas, especialmente para el modo de vibración principal, conocido como harp, responsable del canto predominante. El modelo fue robusto empleando un módulo de Young de 6,5 gigapascales y un espesor de membrana de 2,25 micrómetros.

En alas preservadas, la investigación confirmó que la desecación multiplica la rigidez y eleva la frecuencia de resonancia, aunque la rehidratación devolvió frecuencias similares a los especímenes vivos.

La amplitud y el factor de calidad, sin embargo, no se recuperaron del todo. Simulando computacionalmente estos efectos, el método permite inferir las propiedades acústicas originales y reconstruir el canto de grillos almacenados en museos o incluso fósiles, siempre que se controle el estado de hidratación.

Los expertos postularon que el patrón de venación determina la frecuencia o tono del canto del grillo, y nuestro método permite inferir estos parámetros incluso en especies preservadas o extintas.