¿AZAR O DISEÑO? PARTE 1

Hola comunidad de Steemit, hoy les traigo un post super interesante acerca del diseño que existe en la naturaleza. Al analizar los ejemplos se darán cuenta de lo increíble y complejo que son estos, a tal grado que la ciencia los estudia para crear imitaciones. A esta disciplina se le llama biomimética o biomimetismo, que no es más que la  es la ciencia que estudia a la naturaleza como fuente de inspiración de nuevas tecnologías innovadoras para resolver aquellos problemas humanos que la naturaleza ha resuelto, a través de modelos de sistemas. El título de mi post empieza con una pregunta porque es importante que pensemos cómo se originaron estos diseños naturales. Prepárense para contemplar el diseño de estas fabulosas formas de vida.

VIDA ACUÁTICA

Las caracolas y las conchas marinas

 LAS caracolas y conchas marinas permiten que los moluscos vivan en las condiciones más adversas y resistan las enormes presiones del fondo del mar. Esta gran capacidad de ofrecer protección ha impulsado a algunos ingenieros a estudiar su forma y estructura con el fin de diseñar vehículos y edificios que protejan a sus ocupantes.Piense en lo siguiente: Los ingenieros analizaron dos tipos: las conchas marinas bivalvas (como las almejas) y las caracolas en espiral (con forma de tornillo). 

 En las bivalvas se vio que las nervaduras externas dirigen la tensión a la charnela (articulación) y a los bordes exteriores. Por otro lado, las curvas externas de la caracola en espiral dirigen la presión hacia el núcleo y la parte ancha superior. En los dos casos, la forma del caparazón hace que la presión se dirija hacia sus partes más fuertes. Así, si llegara a sufrir algún daño, el molusco estaría mejor protegido.

Los investigadores también hicieron pruebas comparativas de presión en conchas y caracolas reales, y en semiesferas y conos que imitaban la forma y composición de las reales (creados con una impresora tridimensional). Los resultados mostraron que las superficies complejas de las conchas y caracolas naturales pueden soportar casi el doble de presión que las formas simples, como esferas y cilindros.Al hablar de las aplicaciones de esta investigación, la revista Scientific American dice: “Si algún día llegara a conducir un automóvil con forma de caracola, seguro que será elegante y estará diseñado para proteger los frágiles cuerpos de sus ocupantes”. 

El biso del mejillón marino

 AL IGUAL que los percebes, los mejillones marinos se adhieren a las rocas, a la madera o al casco de los barcos. Sin embargo, a diferencia de los percebes, que se pegan con fuerza directamente a una superficie, los mejillones marinos cuelgan de un haz de finos filamentos llamado biso. Aunque estas “barbas” dan al mejillón la movilidad necesaria para alimentarse y migrar, parecen demasiado finas para soportar el impacto de las olas. ¿Cómo logran que el mejillón se quede colgando sin ser arrastrado por el mar? 

Piense en lo siguiente: Las hebras del biso son duras en un extremo, pero blandas y elásticas en el otro. Los investigadores han descubierto que un 80% de la longitud de las hebras es rígido, y un 20%, blando. Esta proporción es fundamental para lograr una mayor adherencia. Gracias a eso, el biso puede resistir mejor las embestidas de las corrientes marinas. 

El profesor Guy Genin afirma que los resultados de la investigación son impresionantes y añade: “Lo sorprendente de este organismo reside en la sabia combinación entre una parte rígida y una flexible”. Los científicos creen que el diseño de las hebras de biso podría emplearse para fijar aparatos a edificios y vehículos submarinos, unir tendones con huesos y sellar incisiones quirúrgicas. “En lo referente a sistemas de sujeción, la naturaleza es una fuente inagotable de tesoros”, comenta Herbert Waite, profesor de la Universidad de California en Santa Bárbara (Estados Unidos). 

La habilidad de la sepia para cambiar de color

 LA SEPIA, o jibia, cambia de color para camuflarse, llegando a ser imperceptible a simple vista. Según cierto informe, las sepias “son conocidas por su habilidad para cambiar en pocos segundos el color y la textura de su piel”. ¿Cómo lo hacen? 

 Piense en lo siguiente: La sepia cambia de color gracias a los cromatóforos, un tipo de células que hay debajo de su piel. Los cromatóforos tienen pequeños sacos llenos de pigmento rodeados de diminutos músculos. Cuando la sepia necesita camuflarse, su cerebro manda una señal para que los músculos se contraigan. Entonces, los sacos se expanden, y la piel de la sepia cambia de color, de patrón y de textura al instante. Puede utilizar esta habilidad no solo para camuflarse, sino para comunicarse y parecer más “atractiva” a posibles parejas. 

 Ingenieros de la Universidad de Bristol (Inglaterra) han creado una piel de sepia artificial. Colocan discos de goma negra entre pequeños dispositivos que funcionan como los músculos de la sepia. Cuando a esta “piel” se le aplica electricidad, los dispositivos se aplanan y el disco se dilata, lo que oscurece y cambia el color de esta piel.La investigación sobre los músculos de la sepia —esas “estructuras blandas que la naturaleza fabrica tan bien”, en palabras del doctor Jonathan Rossiter— podría ayudar a crear ropa que cambia de color en una fracción de segundo. Rossiter cree que las personas podrían vestir ropa inspirada en la piel de la sepia para camuflarse o simplemente por gusto. 

 El órgano emisor de luz del calamar hawaiano

 EL CALAMAR hawaiano (Euprymna scolopes) mantiene una estrecha colaboración con ciertas bacterias bioluminiscentes que lo ayudan a confundirse con el entorno mientras caza de noche. Comprender bien la relación que existe entre estas bacterias y el calamar hawaiano pudiera ser útil para desarrollar nuevos tratamientos médicos.

Piense en lo siguiente: Los depredadores nocturnos de las cristalinas aguas de las playas de Hawái detectan a sus presas al ver su silueta recortada bajo la luz de la luna y las estrellas. Pero el calamar hawaiano hace desaparecer su silueta y también su sombra. ¿Cómo? La parte de abajo del calamar se ilumina gracias a un órgano emisor de luz que alberga una colonia de bacterias bioluminiscentes. Estas le permiten emitir una luz de la misma intensidad y longitud de onda que la iluminación del ambiente, lo que lo hace prácticamente invisible.

Pero además, estas bacterias contribuyen a regular los ciclos circadianos del calamar, es decir, sus períodos de actividad y descanso. Al parecer, hay otros organismos en los que las bacterias cumplen una función parecida. Por ejemplo, se ha dicho que ciertas bacterias digestivas de los mamíferos también están relacionadas con sus ciclos circadianos. Y puesto que la depresión, la diabetes, la obesidad y el insomnio pueden ser causados por alteraciones de estos ciclos, los científicos están estudiando la relación entre el calamar y las bacterias bioluminiscentes con el objetivo de crear nuevos tratamientos. 

Los increíbles tentáculos del pulpo

 Los ingenieros están desarrollando sistemas robóticos para ayudar a los médicos a realizar operaciones en partes del cuerpo poco accesibles minimizando las incisiones. La increíble flexibilidad de los tentáculos del pulpo ha inspirado una de las novedades en este campo.

Piense en lo siguiente: El pulpo es capaz de agarrar, sujetar y apretar objetos gracias a que sus ocho brazos son flexibles y pueden alargarse, incluso en espacios muy pequeños. Este animal no solo puede doblarlos en cualquier dirección, sino que también puede endurecer diferentes partes de sus tentáculos si le hace falta.

 Los investigadores piensan que un brazo robótico así de blando y flexible sería de inmenso valor para la cirugía mínimamente invasiva. Este tipo de equipamiento evitaría que los pacientes tuvieran que someterse a intervenciones más complicadas. 

 Actualmente ya se está probando en simulaciones de procedimientos quirúrgicos un brazo robótico con esas características. El brazo, que mide 135 milímetros (5 pulgadas), tiene una parte que es capaz de levantar y sujetar órganos internos blandos sin dañarlos, mientras otra realiza la operación en sí. El doctor Tommaso Ranzani, miembro del equipo que ha desarrollado este sistema, dice: “Creemos que este dispositivo será el punto de partida de versiones mejoradas con funciones más avanzadas”. 

La aleta de la ballena jorobada 

 LA BALLENA jorobada adulta mide y pesa más que un autobús, y aun así, este colosal mamífero se sumerge y da giros en el agua con sorprendente agilidad. ¿Cómo lo logra? Parte del secreto está en la forma de sus aletas. 

 Piense en lo siguiente: La mayoría de las ballenas y demás cetáceos tienen aletas con el borde delantero liso. En el caso de la ballena jorobada, en cambio, el borde tiene una serie de protuberancias llamadas tubérculos. Dichas protuberancias canalizan el agua y la dividen en múltiples vórtices, o remolinos, creando turbulencia. Este “efecto tubérculo” le da a la ballena mayor impulso, lo cual le permite girar las aletas en ángulos más pronunciados sin “atascarse”. 

Además, reduce la resistencia al agua, un importante beneficio en vista de lo largas que son las aletas (casi un tercio de la longitud del cuerpo de la ballena).Los investigadores están valiéndose de este concepto para diseñar timones, turbinas de agua, molinos de viento y aspas de helicóptero más eficientes. 

El gran ojo de la ofiura

LA OFIURA, que habita en los arrecifes, tiene en la parte superior del cuerpo una especie de armadura cubierta de lentes microscópicas que funcionan como un gran ojo compuesto. 

Piense en lo siguiente: Cuando los científicos examinaron las placas de la armadura, descubrieron “un extraño conglomerado de protuberancias cristalinas más finas que un cabello humano”, informa la revista Natural History. Estos bultitos, hechos de calcita (carbonato de calcio), resultaron ser microlentes de alta calidad que concentran la luz en un conjunto de nervios aparentemente fotosensibles ubicados debajo de las placas.

 Cabe notar que las lentes tienen justo la forma necesaria para producir una imagen clara. La química Joanna Aizenberg señala que el caparazón de la ofiura, que cumple un objetivo doble, “es muestra de un importante principio: los materiales biológicos suelen ser perfectamente capaces de cumplir funciones múltiples”.

Estos son solo unos ejemplos de las maravillas de la naturaleza, son impresionantes. 

Espero les haya gustado mi post, si fue así espero un voto y comentarios. En preparación de la segunda parte.