Lo scarabeo che insegna come costruire gli aerei

Si chiama Phloeodes diabolicus ed è un insettino di due centimetri. La sua corazza non fa una piega nemmeno se ci passa sopra un'auto. Gli scienziati già lo adorano. Perché studiando struttura e materiale del suo scudo potranno creare velivoli più robusti.

Una macchina che ci passa sopra gli fa un baffo. E non è solo un modo di dire. La prova l'ha fatta nientemeno che l'autorevole rivista Science, con tanto di video postato sul suo sito che lo dimostra. L'esperimento è tutt'altro che complicato: lo scarabeo, e non uno qualunque, ma il Phloeodes diabolicus, meglio conosciuto come lo «scarabeo diabolico indistruttibile», viene sistemato accuratamente davanti alla gomma di un'auto.

Il conducente ingrana la marcia e l'esperimento ha inizio. Un attimo di suspense, l'auto avanza di un metro e poi la verifica: il piccolo demonio è ancora vivo e vegeto, e perfino perfettamente integro. Muove le sue antenne su e giù, come se si prendesse beffa di chi crede che basti così poco per schiacciarlo.

Fisici e ingegneri si sono messi a fare i calcoli per bene. Pare che lo scarabeo diabolico sopporti una forza di circa 38.000 volte il suo peso, più o meno come se un uomo di 80 chili restasse illeso dopo che più di tre milioni di chili gli sono passati sulla testa. E se il paragone non basta eccone un altro: se il più forte tra gli esseri umani si mettesse quel piccolo superoe tra indice e pollice non riuscirebbe a schiacciarlo. Ci vorrebbe una forza quattro volte superiore.

Nativo delle aree desertiche del Sud della California, l'insettino ha l'ulteriore capacità di fingersi morto. E quando uccelli, lucertole e roditori decidono di mangiarselo, dopo qualche tentativo sono costretti a sputarlo.

Di tutte queste fenomenali abilità si è accorto David Kisailus, professore di ingegneria e scienze dei materiali dell'Università della California, la terra di origine dell'ora famoso insetto. Né il primo né l'ultimo a volere carpire i segreti della natura per inventare nuovi materiali, Kisailus si è messo a studiare questo insetto di due centimetri e mezzo, capace di vivere due anni, a volte fino a otto, quando altri scarabei hanno una vita media di settimane, al massimo mesi.

«La selezione naturale l'ha costruito come un piccolo carro armato» dice. «Non essendo leggero né veloce, non essendo capace di volare, dovendosi adattare a vivere sotto le cortecce degli alberi che lo premono contro il tronco, come poteva adattarsi se non diventando super-corazzato? Era l'unico modo per far desistere i predatori».

Nelle sue fantasie entomologiche, Franz Kafka si era inventato Gregor Samsa, un commesso viaggiatore che già dalle prime righe della Metamorfosi una mattina si svegliava trovandosi trasformato in un enorme insetto: «Sdraiato sul dorso, duro come una corazza, bastava che alzasse un po' la testa per vedersi il ventre convesso, brunastro, diviso da solchi arcuati, sopra il quale la coperta, in posizione precaria, era sul punto di scivolare per terra».

I critici letterari continuarono per decenni a considerare quell'insetto letterario uno scarafaggio, creatura ben diversa dallo scarabeo. Ma Vladimir Nabokov, che oltre a scrittore era anche entomologo, argomentò che si trattava invece di uno scarabeo. Le descrizioni di Kafka, sostenne Nabokov, facevano pensare alla presenza delle cosiddette «elitre», ali indurite e rigide che formano l'astuccio di seconde ali.

Ed è qui che la natura ha superato la fantasia letteraria. Perché il segreto dell'indistruttibilità di Phloeodes diabolicus sta proprio in quelle elitre, come doviziosamente spiegato da Nature. Se negli scarabei che volano le elitre fungono da custodia per le ali, pronte ad aprirsi e chiudersi così da proteggerle da batteri, fattori ambientali e altre fonte di rischio, nello scarabeo corazzato la selezione naturale le ha trasformate in uno scudo a prova di pressioni esterne.

«Le nostre analisi hanno mostrato che le elitre di questo scarabeo sono costituite da strati di un materiale fibroso chiamato chitina, più una matrice proteica che, rispetto ad altri insetti, ha una concentrazione di proteine più alta del 10%» spiega Kisailus. «Un altro fattore chiave è la geometria della sutura che lega insieme le due elitre: si saldano come due tasselli di un puzzle, ma sotto pressione si comportano come lamine che scorrono una sull'altra. Così la corazza, quando è schiacciata, non collassa come un puzzle che si rompe nei punti di giunzione tra tasselli. Si sfalda in modo graduale, dividendosi in strati che restano uniti dalla struttura fibrosa».

L'idea di Kisailus e il suo gruppo di ricerca è stata imitare la struttura della corazza per costruire aerei in cui le parti esterne non sono unite da cosiddetti «rivetti», che nelle costruzioni aereonautiche designano particolari giunzioni, ma sono fatte da materiali rinforzati di fibra di carbonio con la stessa struttura di quella dello scudo dello scarabeo.

La plastica a base di fibra di carbonio unita ad alluminio che i ricercatori hanno costruito è risultata diversi ordini di grandezza più forte di quelle in uso negli aerei. E così Phloeodes diabolicus sta lì a dirci, ancora una volta, come la selezione naturale, premiando nel corso di milioni di anni quelle caratteristiche che rendono un organismo più adatto all'ambiente esterno, possa produrre strutture molto sofisticate. Così sofisticate che nemmeno la mente umana le aveva mai concepite.