Biomimesis: cuando el ser humano copia a la naturaleza

¿Cómo captura la hoja de un árbol la luz? ¿Cómo se pega el mejillón a las rocas debajo del agua? La biomimesis busca respuesta a estas preguntas para resolver problemas tecnológicos humanos.

 

¿Cómo es posible que ciertos tipos de peces desaparezcan a la vista de su depredador en mar abierto? Este era un misterio que hasta noviembre de 2015 estaba sin solución. Fue entonces cuando un grupo de investigadores norteamericanos encontró la respuesta: porque su piel refleja la luz polarizada, y no olvidemos que bajo el agua del mar la luz suele estar polarizada, esto es, que las ondas luminosas vibran siempre en el mismo plano. Ya se sabía que más del 60% de las especies de peces poseen la habilidad de detectar variaciones en este tipo de luz, pero en este caso hay algunos peces que dan un paso más y la usan para camuflarse. Según Molly Cummings, profesora de biología de la Universidad de Texas en Austin “si podemos identificar cómo lo hacen, podremos mejorar nuestra tecnología de camuflaje”. No es de extrañar que la Marina norteamericana haya financiado esta investigación: durante años han buscado la forma de ocultar sus barcos de los satélites de observación. En un trabajo anterior publicado en 2013 este equipo encontró que un pez bien conocido por su capacidad de camuflaje, el jorobado de penacho, era capaz de manipular la polarización de la luz en su propio beneficio. En este nuevo estudio los investigadores compararon la capacidad de camuflaje del pez con la de un espejo. Después de analizar más de 1 500 casos diferentes descubrieron que dos especies que viven en mar abierto, el mencionado jorobado de penacho y el Selar crumenophthalmus, tienen una forma de camuflarse usando luz polarizada mucho más eficaz que utilizando un espejo.

El velcro, primera investigación biomimética

Este caso es un claro ejemplo de lo que se llama biomimesis, o el desarrollo de tecnología inspirada en la naturaleza. El primero que miró a la naturaleza para resolver un problema tecnológico fue Leonardo da Vinci, que estudió cuidadosamente el vuelo de los pájaros para diseñar un aparato volador: por desgracia su solución no llegó a buen puerto. Todo lo contrario que a los hermanos Wright, que se inspiraron en el vuelo de las palomas para diseñar su primer aeroplano.

Pero el primer éxito de la biomimesis se dio en 1941, cuando el ingeniero suizo George de Mestral decidió responder a una pregunta que le intrigaba: ¿por qué las semillas de la planta Arctium Minus se agarraban a la ropa? Con su microscopio encontró que era debido a unos ganchos que recubrían la superficie de esas semillas. De Mestral decidió diseñar un sistema que copiase este inteligente mecanismo, y así nació el velcro, cuyo nombre se deriva del francés velours (terciopelo) y crochet (gancho). Que De Mestral escogiera la segunda palabra es algo obvio, pero ¿y la primera? Porque al suizo le gustaba cómo sonaba.

Estudiar los peces para evitar colisiones de coches

Poco a poco a lo largo del siglo XX, y sobre todo a principios de este siglo, muchos investigadores y compañías siguen el camino iniciado por De Mestral: buscar soluciones tecnológicas mirando a lo que ha desarrollado la naturaleza tras millones de años de evolución. Así la compañía automovilística Nissan estudia los patrones de comportamiento de los bancos de peces, que siguen estas tres sencillas reglas: no te vayas muy lejos, no te acerques demasiado y no me golpees. De este modo pretenden conseguir que los coches puedan moverse autónomamente sin chocar entre sí. Su proyecto EPORO (Episodio 0 Robot), consta de seis unidades-prototipo que se comunican entre ellas para evitar cualquier tipo de colisión. Claro que para ello deben verse entre ellas, lo que consiguen mediante el Laser Range Finder (LRF), una tecnología inspirada en los ojos compuestos de los abejorros, cuyo campo de visión supera los 300 grados.

La biomimesis nos adentra en una nueva forma de enfocar la tecnología, habida cuenta que la tecnología humana y la natural han sido siempre radicalmente distintas. “Basta mirar a nuestro alrededor -escribía el biólogo Steven Vogel en su libro Ancas y palancas-. Tenemos ángulos rectos por doquier. Pero si observamos luego un campo, un parque o un bosque, ¿dónde están los ángulos rectos? ¿No los hay? Sí pero son raros”. Nuestras construcciones son estructuras secas y rígidas mientras que la naturaleza las prefiere húmedas y flexibles; dependemos fuertemente de los metales mientras que la naturaleza jamás los ha necesitado; para desplazarnos usamos la rueda pero la naturaleza en ningún momento ha echado mano de ella.

Arquitectura biomimética

El arquitecto Michael Pawlyn es uno de los que más abogan por aprender de la naturaleza para asegurarnos un futuro sostenible: “la biomimesis tiene muchas de las soluciones que vamos a necesitar en un futuro. Si empezamos a hacer las cosas como hace la naturaleza, podremos ahorrar en energía y recursos un factor 10, 100 e incluso 1 000”. Un ejemplo lo tenemos en ciertos escarabajos desérticos del género Stenocara, que viven en el desierto del Namib, en la costa de Namibia. Así, la estructura de sus élitros (alas anteriores) les permite condensar sobre ellos las gotas de agua que transporta la brisa que llega del Atlántico a las dunas en que viven. Para ello, al amanecer, se colocan en posición sobre las más altas. El truco está en que cuando el viento transporta gotas de agua en la bruma y éstas se depositan una superficie hidrófila (que tiene afinidad por el agua) como un vidrio limpio o una piedra, la gota de agua se aplana sobre ella debido a las fuerzas electrostáticas que aparecen entre las moléculas de agua y las de la superficie en cuestión. La consecuencia de este aplanamiento es que la sección transversal de la gota se hace tan pequeña que el propio viento no puede arrastrarla y se queda en la superficie. Y no solo eso, sino que debido a la afinidad que las moléculas de agua tiene entre sí, esta superficie acuosa también atrae a otras gotas de la bruma. De este modo, tal y como descubrieron en 2004 Andrew R. Parker, un zoólogo de la Universidad de Oxford, y Chris R. Lawrence, un científico de QinetiQ, una multinacional dedicada a la investigación para la defensa con sede en en Farnborough, Inglaterra, los escarabajos Stenocara captan el agua con sus élitros hasta formar una gota que terminará por resbalar hasta su boca, ya que el insecto los coloca para que tengan una pendiente de 45º.

Esta forma tan elegante de captación de agua tiene grandes aplicaciones, como colectores de niebla en aeropuertos especialmente expuestos como, sobre todo, recolectar agua del ambiente en lugares especialmente desérticos. De hecho, distintas tecnologías inspiradas en este escarabajo ya funcionan en 22 países africanos.

Realmente resulta difícil competir con la finura tecnológica de la naturaleza marcada por millones de años de evolución. Un ejemplo lo tenemos en uno de nuestros huéspedes más molestos, el mosquito. No hay aguja hipodérmica mejor que el aparato chupador de la hembra de estos dípteros tan molestos: incorpora elementos cortantes, taladradores inoculadores de anestesia y anticoagulantes y por supuesto la bomba de succión. Y todo reunido en un único artilugio.

No hay duda que gran parte de la tecnología del futuro pasa por la biomimesis: se estima que para 2025 su volumen de negocio podría suponer 300 mil millones de dólares solo en EEUU.

Referencias:

Benyus, J. M. (2002) Biomimicry, William Morrow & Co

Vogel, S. (2000) Ancas y palancas, Tusquets

Miguel Ángel Sabadell

Miguel Ángel Sabadell

Me licencié en astrofísica pero ahora me dedico a contar cuentos. Eso sí, he sustituido los dragones y caballeros por microorganismos, estrellas y científicos de bata blanca.

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