En medio de las noticias a menudo deprimentes de la censura y el dogmatismo de Darwin, con sus continuos efectos nocivos en la sociedad como la eugenesia y el racismo, es bueno tomar un descanso y ver qué está logrando la ciencia del Diseño Inteligente, se llame así o no. De eso se trata la biomimética: centrarse en el diseño, entenderlo e imitarlo. A continuación, se muestran algunos ejemplos de lo que se informa semanalmente en laboratorios y universidades de todo el mundo.
Haciendo mejores tablas de surf
La Asociación de Ingeniería de Surf está estudiando las aletas de la ballena jorobada para mejorar las tablas de surf. ¿Ayuda en algo? «Descubrimos que el uso de aletas de [‘ballenas reales’] le permitió a un surfista experto mejorar su rendimiento en el surf en relación con un surfista clasificado profesionalmente» (PLoS One).
El movimiento fluido de una humilde babosa marina en el agua dio a los ingenieros del Instituto Max Planck en Stuttgart, Alemania, la inspiración para «Un robot hecho de gel se dobla en respuesta a la luz, permitiendo una amplia variedad de movimientos». (Nature).
Los cefalópodos han asombrado a los científicos de la Universidad de California en Irvine con su transparencia, que pueden encender y apagar a voluntad. Al ajustar sus leucoforos que contienen proteínas reflectinas, los calamares puede volverse opaco o transparente. El equipo diseñó células humanas con un truco similar. Podría ayudar con la microscopía y con la medicina, permitiendo a los cirujanos marcar las células con luz. Pregunta: ¿hay dinero en biomimética?
Este proyecto, que recibió el apoyo de la Agencia de Proyectos de Investigación Aplicada de Defensa y la Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea, también involucró a investigadores de la Universidad de California, San Diego y Hamamatsu Photonics en Japón. [Énfasis añadido.]
El cáncer de cuello uterino, el cuarto cáncer más común en mujeres, puede ser detenido en seco por una molécula llamada manzamina A, que se encuentra en una especie de esponja de Indonesia. (Universidad Médica de Carolina del Sur)
Automóviles propulsados por hidrógeno
Hablando de esponjas, tienen una estructura de poros finos que podrían inspirar un almacenamiento más ecológico en los automóviles impulsados por hidrógeno. Un investigador de la Universidad de Northwestern desarrolló un material esponjoso de aluminio con tantos poros que un gramo tiene la superficie de un campo de fútbol. «Como una ESPONJA de baño, el producto puede retener y liberar grandes cantidades de gas a menor presión y costo». (Noticias de la BBC)
Los ingenieros de la Universidad de Pensilvania visualizan muchas aplicaciones útiles con «partículas de tamaño (sub) micrométricas de tamaño uniforme con diversos patrones de superficie» que «permitirán aplicaciones que incluyen administración de fármacos, ingeniería de tejidos, almacenamiento de energía y pantallas». Encontraron una entidad biológica perfecta para imitar: Los granos de polen. (PNAS)
Los diseñadores de robots de UC Berkeley están descubriendo que para escalar paredes como un geco, sus creaciones necesitan dedos. Con los dedos de los pies que se pegan en una dirección y se pelan en la dirección opuesta, los gecos pueden subir, bajar e ir a los lados con facilidad. El equipo de diseño iluminó los dedos de los pies con marcadores brillantes para ver cómo funcionan.
“Los dedos de los pies permitieron una locomoción ágil al distribuir el control entre estructuras múltiples, compatibles y redundantes que mitigan los riesgos de moverse en terrenos desafiantes”, dijo [Robert] Full. «El control distribuido muestra cómo la adhesión biológica se puede implementar de manera más efectiva y ofrece ideas de diseño para nuevos pies de robot, nuevas pinzas y manipuladores únicos».
Los ojos de Xenos peckii, un pequeño insecto que vive como endoparásito de una avispa de papel, son inusuales. A diferencia de los ojos compuestos de la mayoría de los insectos, los suyos tienen cientos de fotorreceptores en una sola lente. Científicos de Corea del Sur han “demostrado una cámara ojo de insectos ultradelgada completamente empaquetada” hecha con principios similares que “ofrece imágenes de alto contraste y superresolución” (Nature, Phys.org).
Inspirado por la cucaracha
Uno de los «robots más pequeños y diestros hasta la fecha» ha sido diseñado en la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John A. Paulson de Harvard. Su inspiración fue la cucaracha. Aproximadamente del tamaño de un centavo, «Este diminuto robot aún no puede trepar por la tromba de agua, pero puede correr, saltar, transportar cargas pesadas y dar vuelta a un centavo».
«La naturaleza es la mejor maestra de la humanidad», dicen los investigadores de la Academia de Ciencias de China. Como buenos estudiantes, aprendieron de los ojos compuestos de insectos a desarrollar una «Cámara de ojo compuesto curvo multiespectral con vista de campo ultra grande», pero ¿qué mirarán esos ojos en los satélites chinos?
¿Qué tiene que ver la electrónica con la biología? Mucho, dicen los científicos de UC Irvine. Los canales de membrana de las células les ofrecen una nueva forma de volver a imaginar los circuitos electrónicos.
Los circuitos integrados están presentes en todos los dispositivos electrónicos y permiten la amplificación, modulación y retransmisión de señales. La naturaleza utiliza otro tipo de circuitos compuestos por canales en una membrana celular, que regulan y amplifican el transporte de iones, no electrones y huecos como se hace en los sistemas electrónicos. Aquí mostramos un circuito iónico abiótico que está inspirado en conceptos de la electrónica y la biología. El circuito amplifica pequeñas señales iónicas en salidas iónicas, y su funcionamiento imita el amplificador electrónico Darlington compuesto de transistores…. Los amplificadores iónicos son un paso lógico para mejorar la detección química y bioquímica, las separaciones y la amplificación, entre otros.
NATURE COMMUNICATIONS
Las proteínas pueden conducir la electricidad y una ventaja que tienen es que son «ecológicas». Usando nanocables de proteínas de Geobacterias BACTERIUM, un «equipo de la Universidad de Massachusetts Amherst informa esta semana que han desarrollado sensores de gas de amoníaco bioelectrónicos que se encuentran entre los más sensibles jamás fabricados».
Inspirándose en cómo un camaleón puede cambiar el color de su piel, los investigadores de UC Irvine han creado un material que responde al movimiento cambiando de color. «A diferencia de otros materiales que intentan emular los cambiadores de color de la naturaleza, este puede responder a cualquier tipo de movimiento, como doblarse o torcerse». Un cambio de color podría proporcionar información sobre un entorno, dicen.
Hormigas y su arsenal
Las hormigas tienen un arsenal de herramientas para muestrear su entorno. Lo hacen de forma distribuida, utilizando a muchos individuos para evitar el desperdicio de energía. Investigadores de la Universidad de Bristol «observaron el comportamiento exploratorio de las hormigas para informar el desarrollo de una técnica de muestreo matemático más eficiente».
Las escamas de pescado superpuestas, como los peces carpas, han inspirado armaduras desde la antigüedad. Ahora, los científicos del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley «han caracterizado las escamas de la carpa hasta la nanoescala, lo que les permite comprender cómo el material es resistente a la penetración y conserva la flexibilidad».
“La estructura de los materiales biológicos es absolutamente fascinante”, dijo el autor principal Robert Ritchie, de la División de Ciencias de Materiales de Berkeley Lab, quien dirigió este trabajo con Marc Meyers, profesor de nanoingeniería e ingeniería mecánica en UC San Diego. «Nos gusta imitar estas propiedades en los materiales de ingeniería, pero el primer paso es ver cómo lo hace la naturaleza«.
Una inspiración desde hace mucho tiempo para la biomimética es la seda de la araña, pero ¿para la óptica? Esto es nuevo. Investigadores de la Universidad de Tamkang y la Universidad Nacional Yang-Ming en Taiwán demostraron que las gotas de seda forman lentes en miniatura con propiedades ópticas de superresolución para la obtención de imágenes biológicas. No solo eso, las lentes cuelgan de los hilos de seda para una fácil colocación y se pueden iluminar con láser. (Journal of Applied Physics)
Los ingenieros humanos dominaron el sonido hace décadas, pero las propiedades bio-sonares del murciélago siguen empujando los límites para ellos. Un truco que usan los murciélagos es el salto de frecuencia, para obtener información de los retrasos en diferentes frecuencias. Los investigadores de la Universidad de Brown desarrollaron un «método de inspiración biológica que adopta la técnica de salto de frecuencia del murciélago para suprimir la ambigüedad eco-pulsar en sistemas de banda ancha, un problema grave para los sistemas de radar y sonar de banda ancha artificiales». (PNAS)
Los hermanos Wright de hoy en día, aprendiendo de los pájaros siguen mejorando en vuelo a escalas más pequeñas. Un nuevo dron fabricado en la Universidad Técnica de Nanyang en Singapur puede “volar, lanzarse y flotar como un pájaro”, informa New Scientist. “El robot pesa solo 27,5 gramos y puede volar a velocidades de hasta 8 metros por segundo”, dice el informe. «Dura hasta 8 minutos en el aire con una sola carga de batería». Conseguir que ponga huevos llevará un poco más de tiempo.
Una tendencia global
Varias grandes ideas salen a la luz de estos ejemplos. Una es que la biomimética es una tendencia mundial. Desde China hasta el sur de California, desde Harvard hasta Corea del Sur, los científicos se están inspirando con diseños biológicos. Una segunda gran idea es que el diseño está en todas partes del mundo viviente. Desde membranas celulares hasta ballenas gigantes, desde cucarachas hasta babosas marinas, hay diseños por encontrar: ¿quién hubiera pensado que el ojo de un parásito de una avispa de papel inspiraría el desarrollo de una microcámara?
Finalmente, estos son grandes diseños en la naturaleza. Los ingenieros se burlarían si pudieran hacerlo mejor. En cambio, es evidente que todavía tienen problemas para imitar algunas de las obras de la naturaleza incluso después de décadas de intentarlo. Hay una fascinación infinita en la naturaleza, el mejor maestro, y sin duda continuará estimulando la tecnología de vanguardia de próxima generación en ciencia e ingeniería en los próximos años.
Artículo publicado originalmente en inglés por Evolution News and Science Today
