Un desfile de diseños increíbles del mundo viviente ha pasado por estas páginas a lo largo de los años, y no muestra signos de detenerse. Aquí hay algunos ejemplos entretenidos de noticias recientes.

Salta como una pulga, escarabajo

Los escarabajos pulgas, o Alticini, son campeones de salto alto entre los coleópteros (escarabajos) en el mundo de los insectos. Hay unas 9.900 especies de escarabajos de pulgas, un «grupo hiperdiverso» que habita en ambientes desde desiertos hasta selvas tropicales en todo el mundo. El blog de Pensoft muestra una imagen de uno, que dice: «Mecanismo de salto de catapultado excepcional en un pequeño escarabajo podría aplicarse en extremidades robóticas».

El mecanismo de salto fascinante y altamente eficiente en los escarabajos pulgas se describe en un nuevo artículo de investigación en la revista de acceso abierto Zookeys. A pesar de haberse conocido desde 1929, el salto explosivo, que también es la razón detrás del nombre coloquial de este grupo de escarabajos de las hojas, hasta ahora no se ha entendido completamente. [Énfasis añadido.]

Debido a que los escarabajos de las pulgas a menudo descansan sobre las hojas, están expuestos a los depredadores. No tienen que preocuparse. Pueden desaparecer en un instante. Debe haber sido divertido verlos actuar en el laboratorio y luego ver las grabaciones de video de alta velocidad.

El aparato responsable de este salto excepcional está escondido dentro de las patas traseras del escarabajo y es relativamente simple. Contiene solo tres partes esclerotizadas y unos pocos músculos. Sin embargo, es, en realidad, una «catapulta» altamente eficiente, capaz de impulsar el escarabajo a una distancia cientos de veces la longitud de su cuerpo.

El mecanismo almacena energía potencial elástica que, al soltarse, se convierte en energía cinética cuando se libera el «disparador», logrando «una aceleración extraordinariamente alta». Debido a que el salto se realiza sin músculos, los escarabajos pueden realizar 30 saltos en sucesión, encontraron los investigadores. Este mecanismo simple pero eficiente podría encontrar una amplia aplicación. El equipo hizo un plano de una extremidad robótica «diseño de una extremidad biónica inspirada en los escarabajos estudiados». ¿Y qué dicen sobre este diseño? Por qué por supuesto; ¡Es un «éxito evolutivo»!

Delfines falsos

Algunos de los biólogos de la Universidad de Lehigh pueden estar burlándose de las opiniones de Behe ​​sobre el Diseño Inteligente, pero el ingeniero Keith Moorad las está utilizando. Está estudiando los movimientos de la cola de las ballenas dentadas, incluidos los delfines, con la esperanza de construir robots de natación bajo el agua.

Dichos robots tendrían que ser rápidos, eficientes, altamente maniobrables y acústicamente sigilosos. En otras palabras, tendrían que ser muy parecidos a los delfines nariz de botella o las orcas.

No tiene tiempo para la hipótesis de la evolución; él está demasiado enfocado en el diseño «mar-gestuoso» de los delfines.

«Este problema de la natación de peces es realmente emocionante porque es muy complicado», dice. «Es fascinante tomar este caos de variables y ver el orden en él, ver la estructura y comprender lo que está sucediendo fundamentalmente».

También se está divirtiendo usando una subvención de $ 7 millones de la Marina para estudiar esto. Piensa que algún día, los imitadores de delfines que podrían engañar tanto a los peces como a los humanos podrán deambular entre las escuelas para monitorear las poblaciones de peces. Si puede hacer que su robot salte y recupere peces de una torre, encuentre peces bajo el fondo del mar con ecos, o haga robots bebés, realmente estará tras algo.

Ver lo invisible

Los ojos humanos están limitados al espectro visible. Podemos sentir calor en la piel y sentir la dirección general de la que proviene, pero la obtención de imágenes de la fuente requiere cámaras infrarrojas o gafas de visión nocturna. Sin embargo, un grupo sorprendentemente diverso de animales tiene cámaras infrarrojas integradas. La Sociedad Internacional de Fotónica y Óptica, o SPIE, escribe sobre «Nature’s Infrared Club» –

Un puñado de especies biológicas puede detectar radiación infrarroja. Envidiosos de esta superpotencia sensorial perfeccionada por la evolución, los investigadores con visiones tecnológicas están trabajando para emularla.

Hay camarones que pueden «ver» respiraderos hidrotermales, por ejemplo. «Para los camarones, las columnas calientes de agua pueden aparecer como fuentes iluminadas llamativas en un fondo de profunda negrura». Muchas especies diversas de serpientes pertenecen al club de infrarrojos, como las víboras que tienen órganos especiales para detectar presas. «Funcionan como cámaras estenopeicas y probablemente permiten un tipo de imágenes IR», dice un herpetólogo. Además, algunas mariposas usan luz infrarroja para detectar las plantas huésped para la puesta de huevos. Completan el club garrapatas e incluso murciélagos vampiros, que emplean IR para localizar a sus anfitriones de sangre caliente.

¿Cómo podrían unirse los biólogos al club de infrarrojos? Gang Han de la Universidad de Massachusetts propone una solución del tipo hombre biónico, aplicando nanopartículas hechas en laboratorio a las retinas que pueden absorber la luz infrarroja. Hasta ahora, solo ha demostrado esta capacidad con «super-ratones», pero eventualmente, la tecnología podría extender la visión humana hacia el infrarrojo. Francis Collins, jefe del NIH, quedó impresionado con este «avance dramático que une la ciencia de los materiales y el sistema de visión de los mamíferos…». El SPIE agrega:

Han reconoció que el plan es tomar los pasos necesarios, a través de una serie de estudios de primates y luego navegando por desafíos éticos y regulatorios relevantes, para desarrollar una tecnología segura que modifique los ojos de las personas para ver directamente el IR sin gafas voluminosas u otros dispositivos ópticos. Es el tipo de superpotencia que atrae a los soldados y los primeros en responder a la mente. Si los investigadores logran entregar esta tecnología de mejora de la visión humana, entonces las personas se unirán a lo que siempre ha sido un club enrarecido y envidiable del reino vivo que puede ver la radiación infrarroja (IR).

El artículo incluye micrografías electrónicas de la cavidad termorreceptora que dan a las serpientes este tipo de visión. Los órganos se ven elaborados, apuntando como conos en miniatura al medio ambiente. Estos órganos no solo deben detectar los infrarrojos, sino también enviarlos a las partes apropiadas del cerebro que saben cómo interpretar la información y actuar en consecuencia. Y ahora, para el comercial: «Los detalles estructurales y materiales de la cavidad termorreceptora encarnan el brillo de la ingeniería que las fuerzas evolutivas pueden producir».

Papel para caminar

Para un ejemplo final, considere el origami. Las esculturas de papel son divertidas, pero estáticas. ¿Qué pasaría si pudieras hacer una flor de papel que florece? Eso es lo que hicieron los científicos en Singapur. Su secreto era tomar polen natural e integrarlo en la tela de papel. Cuando se exponen a la humedad, los pétalos de su «flor» de papel se abrieron como una flor. En otra prueba, pudieron hacer que el papel «recorriera» la autoactivación del papel impregnado de polen. ¿Como funciona esto? Hay una evolución involucrada, pero no del tipo darwiniano:

Interpretamos este comportamiento diferencial al observar que las capas inferiores más suaves y compactas de papel de polen demuestran una mayor propensión a dificultar la difusión de las moléculas de agua en comparación con las capas superiores. El resultado es una aceleración en el establecimiento del equilibrio de humedad en todo el papel, lo que conduce a mayores diferencias en el grado de hinchamiento y evolución del estrés interno entre los dos lados del papel. Como resultado, en comparación con la superficie superior, la superficie inferior exhibió generalmente una curvatura incrementada, como se muestra en la Fig. 6E.

Muchos materiales vegetales exhiben la misma sensibilidad a la humedad. Por ejemplo, los «paracaídas» de diente de león se pliegan bajo la lluvia, como se muestra en el video «2-Minute Wonders» de Illustra Media, An Uplifting Story.

El equipo de Singapur publicó su trabajo en PNAS con videoclips de la acción. Esto fue muy divertido.

En resumen, utilizando un tratamiento ecológico del polen natural que se vuelve no alergénico a través de un proceso de fabricación simple, hemos creado un actuador suave económicamente viable con una respuesta altamente sensible al vapor de agua… Este actuador de polen demuestra el potencial para desarrollar un amplio espectro de sistemas de actuación inteligentes y ecológicos con propiedades ajustables que responden dinámicamente a diferentes necesidades funcionales.

Para resumir: la ciencia del diseño es más divertida que el darwinismo y hace más bien a la humanidad.

Foto: Un escarabajo de pulgas, por Beatriz Moisset / CC BY-SA.

Artículo originalmente publicado en inglés por Evolution News