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Asombrado por el comercio ilegal de marfil de elefante, un biólogo decidió hacerse suyo

Cuando los elefantes machos luchan, chocan a altas velocidades, juntando sus colmillos en una demostración de fuerza. Estos dientes incisivos alargados son tan fuertes que sus portadores a menudo los usan para luchar y arrojarse al suelo. Pero los colmillos no son solo para infligir daño; fuera de la batalla, los elefantes los usan para despejar caminos a través de la vegetación e incluso mover árboles. Lo más notable es que cada elefante mantiene el mismo conjunto de colmillos, cada uno con un peso de hasta 400 kilogramos, durante toda su vida.

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Para realizar estas diversas tareas, las cosas que componen los colmillos de elefante deben ser duras, fuertes y resistentes. Esta combinación de cualidades es parte de lo que ha hecho del marfil un elemento tan codiciado a lo largo de la historia humana, vendiéndose a más de $ 2000 por kilogramo hace solo tres años. Históricamente utilizado en bolas de billar, teclas de piano e incluso reemplazos de cadera, el marfil continúa siendo valorado hoy en día por joyas y otros objetos de lujo.

Desafortunadamente, el valor que las personas le han dado al marfil de elefante también ha alimentado el conflicto y se ha relacionado con el crimen organizado, perpetuando un comercio sangriento que daña tanto a los humanos como a los paquidermos.

En los años setenta y ochenta, la caza furtiva ilegal estimuló la Convención sobre el Comercio Internacional de Especies Amenazadas de Fauna y Flora Silvestres, o CITES, para incluir a los elefantes africanos en su lista de especies protegidas, incluidas las amenazadas de extinción. En 1990, la CITES promulgó el equivalente a la prohibición de las ventas internacionales de marfil africano. Las poblaciones de elefantes se recuperaron solo para ser diezmadas nuevamente por un reciente aumento de la caza furtiva en la década de 2000. Desde entonces, decenas de miles de elefantes, hasta el 60 por ciento de la población en algunas áreas, han sido sacrificados. Según algunas estimaciones, 50, 000 elefantes son asesinados cada año.

Este comercio sangriento es lo que llevó a Fritz Vollrath, biólogo de la Universidad de Oxford, a comenzar a pensar en lo que se necesitaría para crear un material hecho por el hombre que pudiera funcionar tan bien como el marfil, y así disminuir la demanda de una sustancia que ha causado tanto mucho daño En ese momento, Vollrath estaba estudiando las propiedades de otro material notable que se encuentra en la naturaleza: la seda de araña. Pero también estudió el comportamiento y los patrones de migración de los elefantes, haciéndolo demasiado familiarizado con las consecuencias del comercio de marfil.

Bajo el microscopio, el marfil revela su estructura molecular: un andamiaje de colágeno tridimensional lleno de minerales de hidroxilapatita y agua. Vollrath tenía como objetivo comprender este maquillaje distintivo lo suficientemente bien como para mejorar los sustitutos a base de plástico que existen actualmente con una réplica verdaderamente "biológicamente inspirada". "Todavía estamos luchando por entender por qué es un material tan difícil", dijo Vollrath. “Combina dos tipos de material, mineral y colágeno. Ninguno de los dos son excelentes materiales por sí mismos, pero si los mezclas ... se convierte en algo diferente ".

¿Pero qué es ese "algo diferente"? Para Vollrath, el primer paso para crear marfil falso realista es descubrir exactamente qué es el marfil real. Entonces, utilizando muestras de marfil incautadas como contrabando, su grupo de investigación ha tallado rodajas finas, en las que se pueden ver las líneas sombreadas características del marfil, y las somete a estudios microscópicos detallados y pruebas de esfuerzo. El objetivo es comprender a escalas finas cómo la estructura da como resultado la dureza y belleza del material.

Aún así, reconoce Vollrath, tiene un largo camino por recorrer.

Colmillo de marfil tallado con toda la superficie tallada con figuras humanas, caras triangulares y serpientes que irradian de un círculo. Colmillo de marfil tallado con toda la superficie tallada con figuras humanas, caras triangulares y serpientes que irradian de un círculo. (Museo Nacional de Arte Africano / Smithsonian)

La demanda de marfil por parte de los consumidores comenzó a aumentar a principios de la década de 2000 y alcanzó su punto máximo alrededor de 2011, lo que provocó una disminución importante en las poblaciones de elefantes en toda África, dice Iain Douglas-Hamilton, biólogo y jefe de la organización de conservación Save the Elephants, de la cual Vollrath es presidente. "En 2009, las cosas comenzaron a desmoronarse con un gran aumento en el precio del marfil, impulsado por el aumento de la demanda en China, debido al mayor poder adquisitivo de los ciudadanos chinos comunes", dice Douglas-Hamilton. "En ese momento, había poca conciencia de los efectos [del comercio de marfil en las poblaciones de elefantes]; esto ha cambiado radicalmente en los últimos años".

Afortunadamente, desde 2014, el precio del marfil se ha reducido en más de la mitad en previsión de una prohibición china del comercio de marfil, según un informe de Save the Elephants. Varias fábricas grandes de talla de marfil que operaban legalmente anteriormente ya se han cerrado desde que la prohibición entró en vigencia en los últimos días de 2016. La compra y venta de objetos de marfil se detendrá por completo a fines de 2017, eliminando aproximadamente 70 por ciento del mercado mundial de marfil.

"Hubo preocupación de que la existencia de marfil 'legal' podría usarse como una cortina de humo [para el comercio ilegal]", dijo Douglas-Hamilton. "Esto provocó que los chinos cambiaran a la idea de que la única forma de controlar el comercio era abolirlo".

El enfoque de Vollrath, por lo tanto, se ha desplazado a las aplicaciones biomédicas de marfil sintético. Por ejemplo, cree que su material podría usarse en la reparación de huesos o dientes, o para actualizar la práctica del siglo XIX de usar marfil en reemplazos de cadera para la era de la medicina regenerativa. Pero también sigue trabajando para desentrañar las propiedades que hacen que el marfil sea tan cultural y artísticamente valioso.

El marfil se ha utilizado históricamente en una variedad de economías culturales, desde instrumentos musicales hasta objetos decorativos. "Para los talladores en China, el marfil es un material muy importante", dice Vollrath, refiriéndose a los artesanos chinos que crean objetos decorativos de marfil comercializado ilegal o legalmente. "Nuestra idea inicial era, si pudiéramos persuadir a los talladores de abandonar su cabildeo dándoles un material sustituto para tallar, esto podría tener un efecto en el comercio y la caza furtiva de marfil". Ahora que el marfil ha sido prohibido, dice, diseñando un el sustituto puede ayudar a mantener viva la nave.

El marfil natural también posee otras cualidades que son más difíciles de identificar. Una aplicación tradicional ha sido la fabricación de instrumentos musicales. Mientras que los pianos ahora se fabrican con teclas de plástico, una pequeña comunidad de músicos que tocan el shamisen, un instrumento japonés tradicional de tres cuerdas utilizado en el teatro Kabuki y otras tradiciones musicales populares japonesas, usan piezas de marfil en la fabricación de sus instrumentos.

Estas partes están hechas de existencias de marfil ya existentes en el país, pero hay informes de contrabando ilegal, dice Keisuke Yamada, un estudiante graduado en etnomusicología que estudia shamisen en la Universidad de Pennsylvania. "La mayoría de los maestros shamisen en Japón prefieren [piezas] hechas de marfil", dice Yamada por correo electrónico. “Dicen que les gusta su agarre; se siente cómodo y absorbe la transpiración, lo cual es importante para que sigan tocando el instrumento durante horas ".

Aunque se están realizando proyectos de ingeniería para desarrollar materiales alternativos para la construcción de shamisen, Yamada duda que los maestros de shamisen estén dispuestos a cambiar a materiales alternativos siempre que el marfil esté legalmente disponible en el país.

Además, incluso una vez que un material está bien caracterizado, todavía llevará mucho tiempo e investigación traducir ese conocimiento en recrearlo. Pero una vez que lo hacemos, el potencial es enorme. "A medida que nos acercamos a la comprensión de materiales complejos como el marfil, podemos recrear parte de su magia en el laboratorio y, en última instancia, diseñar materiales novedosos para su uso en el arte, la ciencia y la ingeniería", dice Markus Buehler, profesor de ingeniería en el Instituto de Massachusetts de Massachusetts. Tecnología, por correo electrónico.

"Para pasar de un material biológico a uno de ingeniería, es fundamental comprender las relaciones entre estructura y función", dice Buehler, quien ha trabajado en la seda de araña pero no tiene conexión con los investigadores de marfil. "A menudo es difícil fabricar un material que imite el que se encuentra en la naturaleza". El desafío técnico clave para comprender un material natural como el marfil, agrega, es tener acceso a una gama de técnicas de imágenes que permiten que el material sea caracterizado desde los niveles moleculares hasta los macro.

Bolas de marfil como estas, de 1925, recuerdan una época en que las únicas bolas de billar reales se cortaban de marfil asiático fresco. Bolas de marfil como estas, de 1925, recuerdan una época en que las únicas bolas de billar reales se cortaban de marfil asiático fresco. (Museo Nacional de Historia de los Estados Unidos / Centro Kenneth E. Behring / Smithsonian)

En un artículo de revisión en la revista Nature Materials, la profesora de ingeniería de Dartmouth Ulrike Wegst señala que "imitar las características de un material natural no es una tarea trivial". A pesar de los avances en la caracterización de materiales biológicos, pocos han sido sintetizados con éxito debido a los desafíos de la comprensión su complejidad a múltiples escalas, escribe ella. Una posible excepción es el nácar o nácar, que, como el marfil, consta de componentes orgánicos y minerales, y ha sido replicado de cerca por ingenieros humanos.

"De hecho, es posible diseñar materiales biomiméticos con propiedades similares a sus contrapartes", dice Wegst por correo electrónico. "Las primeras preguntas que haría es: ¿para qué aplicación desea crear un material sustituto de marfil y cuáles son los requisitos de diseño para esa aplicación? ... Existen numerosas vías, y varias podrían ser muy emocionantes".

Eventualmente, sintetizar marfil para consumo masivo requeriría hacer alianzas con la industria. Pero el conocimiento sobre las características moleculares del marfil podría ser útil para biólogos, ingenieros y conservacionistas mucho antes de eso. Vollrath señala que el marfil de elefante es distinto de otros marfiles; su arquitectura interna difiere de la de los mamuts o narvales, y se han informado anecdóticamente las diferencias entre los marfiles de los elefantes de diferentes regiones y entornos.

"Sería interesante averiguar si existe una razón histórica o evolutiva para estas diferencias, y si tienen implicaciones para la tenacidad y las propiedades mecánicas", dice Vollrath.

Una mejor comprensión de estas distinciones también podría ser útil cuando se trata de rastrear el comercio ilegal de marfil. Vollrath especula que si existen fuertes diferencias entre los marfiles basados ​​en factores ambientales o genéticos, los conservacionistas podrían usar esos datos para rastrear el origen del animal del que proviene el marfil incautado. Esto podría complementar el método de seguimiento de marfil genéticamente que Elizabeth Kolbert informó recientemente para la revista Smithsonian, en la que los investigadores asocian mutaciones genéticas específicas encontradas en el marfil con poblaciones conocidas de elefantes .

Sin embargo, no todos los expertos en políticas de conservación están de acuerdo en que agregar marfil falso convincente al mercado sería una buena idea. "Es poco probable que los productos de vida silvestre sintéticos que parecen reales reduzcan la demanda e incluso puedan ayudar a estimularla", dice Leigh Henry, asesora principal de políticas del World Wildlife Fund, por correo electrónico. "Además, los productos parecidos pueden proporcionar una cobertura para el comercio ilegal y hacer que el trabajo de los oficiales de cumplimiento sea mucho más difícil".

Se pone más complicado. Si el marfil sintético fuera asequible, abundante y los consumidores lo vieran como un sustituto aceptable, podría reducir el precio del marfil real lo suficiente como para desincentivar la caza furtiva, dice Carolyn Fischer, miembro senior de Recursos para el Futuro que ha realizado investigaciones académicas sobre el comercio de Productos de vida silvestre. Pero si la prevalencia del marfil falso elimina el estigma de poseer marfil real, podría tener el efecto contrario.

"En última instancia, el efecto neto depende de si la abundancia de un sustituto puede reducir los precios más de lo que estimula la demanda al disminuir el estigma", dijo Fischer por correo electrónico.

Determinar la estrategia correcta para combatir la caza furtiva de elefantes requerirá necesariamente una combinación de esfuerzos de expertos en todos los campos. Mientras tanto, el trabajo de Vollrath para determinar qué hace que el marfil sea tan único podría beneficiar a algunos de esos otros campos, desde la ingeniería hasta el diseño. Después de todo, una ventaja más citada de la conservación de la vida silvestre es preservar las innovaciones químicas, físicas y de ingeniería perfeccionadas por la evolución para que los humanos puedan comprenderlas y adaptarlas para sus usos.

Como dice Buehler sobre las colaboraciones entre biólogos e ingenieros: "Creo que es un enfoque que vale la pena, y puede haber muchos beneficios mutuos".

Asombrado por el comercio ilegal de marfil de elefante, un biólogo decidió hacerse suyo