A maioria das formigas agarra e corta habilmente sua comida com um par de mandíbulas parecidas com pauzinhos. Mas as formigas armadilhas também são capazes de bater suas mandíbulas em velocidades extremamente rápidas, atingindo vítimas em 0,77 μs. No entanto, desencadear esses golpes balísticos representa um risco. Animais que aproveitam a energia elástica armazenada como uma catapulta para arremessar membros em grande velocidade – pense em gafanhotos saltitantes – também correm o risco de se separar se os membros não estiverem perfeitamente alinhados. E poucos conseguem aproveitar tal poder nos membros enquanto são capazes de manipulação hábil. No entanto, as formigas armadilha (Odontomachus brunneus) conseguem ambas as manobras, além de desferir golpes repetidamente sem se danificar.
Intrigada com o aparente paradoxo, Sheila Patek, da Duke University, EUA, com colegas de instituições dos EUA e do Reino Unido, acionaram formigas de armadilha para liberar suas poderosas mandíbulas. Eles publicaram sua descoberta no Journal of Experimental Biology que as formigas simultaneamente empurram e puxam as mandíbulas usando a energia armazenada em um tendão da cabeça e seu exoesqueleto para conduzir as mandíbulas em um arco de autopreservação perfeito, permitindo que elas travem e carreguem repetidamente sem se machucar.

Para revelar o segredo da formiga balística para evitar a autodestruição, Chi-Yun Kuo (Duke University), gentilmente segurou as formigas na frente de uma câmera de alta velocidade filmando a 300.000 quadros/s para capturar a manobra ultrarrápida enquanto os insetos colidiam seus mandíbulas juntas.

"Quando reproduzimos os vídeos em câmera lenta, seus golpes eram espetacularmente precisos", diz Patek. Imediatamente após a liberação, as mandíbulas giraram em um arco perfeito nos primeiros 65 graus enquanto colidiam, atingindo uma velocidade de rotação máxima de 470.000 rpm, enquanto as pontas das estruturas de 1,38 mm de comprimento cortavam o ar a velocidades médias de 54,4 m/s , antes de começar a desacelerar e finalmente balançar para frente e para trás no final de uma mordida.

Além disso, a cabeça comprimiu, encurtando em 64 μm (3,2%) enquanto era espremida para dentro em 41 μm (6%). "Percebemos que toda a cabeça estava se deformando para armazenar energia potencial elástica", diz Patek. Então, como as formigas estavam usando essa energia armazenada para fechar suas bocas em velocidades tão incríveis?

Calculando a quantidade de energia liberada quando os insetos soltaram suas mandíbulas esmagadoras, a equipe descobriu que a energia armazenada como o exoesqueleto da cabeça deformado era suficiente para conduzir as mandíbulas através de 33 graus de rotação perfeita, enquanto a energia armazenada no tendão elástico que prende a mandíbula ao o enorme músculo adutor dentro da cabeça (compreendendo 14% da massa corporal da formiga) alimentava os 32 graus restantes.

Imaginando como o músculo adutor maciço poderia alimentar as trajetórias perfeitamente circulares das mandíbulas, Patek, Adam Summers (Universidade de Washington, EUA), Gregory Sutton (Universidade de Lincoln, Reino Unido) e Ryan St Pierre (Universidade de Buffalo, EUA), perceberam que o músculo podia simultaneamente esticar o tendão que liga o músculo à extremidade interna da mandíbula, ao mesmo tempo em que deformava o exoesqueleto da cabeça, armazenando energia em ambas as estruturas enquanto a mandíbula estava travada horizontalmente na posição, esperando para ser disparada.

Então, assim que a trava que segurava a mandíbula no lugar foi liberada, a energia armazenada no tendão elástico esticado puxou a extremidade interna da mandíbula para trás, enquanto o exoesqueleto deformado voltou à forma - simultaneamente empurrando a mandíbula para frente - varrendo-a para dentro. um arco perfeito. E quando St Pierre e Sutton testaram a teoria, sua simulação de computador reproduziu a trajetória da mandíbula perfeitamente.

As formigas armadilhas encontraram um mecanismo que lhes permite coordenar as forças opostas que conduzem a rotação perfeita da mandíbula, não colocando pressão na frágil articulação sobre a qual a mandíbula gira para evitar danos, independentemente da frequência com que a formiga ataca. Patek suspeita que outras criaturas com mola também usem a estratégia, e ela, Sarah Bergbreiter (Carnegie Mellon University, EUA) e Suzanne Cox (Duke University) sugerem que o projeto revolucionário poderia ser adotado por engenheiros. "Os princípios podem ser incorporados à microrrobótica para melhorar a multifuncionalidade, precisão e longevidade dos sistemas ultrarrápidos", dizem eles.