Lo primero que observa sobre el departamento de colecciones de entomología, la división de lepidópteros, en el Museo de Historia Natural del Smithsonian es un olor débil y familiar. Bolas de naftalina. Contemplé brevemente la ironía cósmica de las bolas de naftalina en una habitación llena de polillas (y mariposas, un linaje de polillas evolucionó para volar durante el día) antes de recurrir a Bob Robbins, un entomólogo investigador. "Hay muchos insectos que comen insectos secos", dijo, "así que tradicionalmente mantienes esas plagas fuera usando naftaleno o bolas de naftalina".
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Los científicos creen que las alas iridiscentes de la mariposa morfos podrían usarse en tecnología para beneficiar a los humanos
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Las bolas de naftalina se han eliminado (a favor de congelar nuevos especímenes para matar cualquier plaga), pero ese olor persistente, así como los interminables cajones de insectos clavados debajo del vidrio y cuidadosamente colocados en fila tras fila de gabinetes de acero para la posteridad taxonómica, solo aumenta el sentido de la edad en la cámara silenciosa. El tiempo parece estar tan quieto como los millones de especímenes.
Pero revisa esos cajones, los escuadrones de golondrinas y polillas al anochecer espaciados con precisión, y comienza a formarse una idea diferente: este no es un depósito inactivo, sino un laboratorio que investiga una empresa extraordinariamente exitosa. Durante unos 150 millones de años, estos "productos" han sido implacablemente prototipados, probados en el mercado, mejorados, refinados y de otra manera hechos nuevos y mejorados a medida que el mundo a su alrededor cambió. Cada uno de estos especímenes frágiles es un paquete de innovación que espera ser entendido y adaptado.
Esta es la idea detrás de la disciplina cada vez más influyente de la biomimética: que los seres humanos, que hemos estado tratando de hacer las cosas solo en un abrir y cerrar de ojos, tenemos mucho que aprender de los largos procesos de selección natural, ya sea cómo hacer un ala más aerodinámica o una ciudad más resistente o una pantalla electrónica más vibrante. Hace más de una década, un graduado del MIT llamado Mark Miles estaba incursionando en el campo del procesamiento microelectromecánico y de materiales. Mientras hojeaba una revista científica, fue detenido por un artículo sobre cómo las mariposas generan color en sus alas. El brillante azul iridiscente de las diversas especies de Morpho, por ejemplo, no proviene del pigmento, sino del "color estructural". Esas alas albergan un conjunto de placas de tejas a nanoescala, cuya forma y distancia entre sí están dispuestas en un patrón preciso que interrumpe longitudes de onda de luz reflectante para producir el azul brillante. Crear ese mismo azul de pigmento requeriría mucha más energía, energía mejor utilizada para volar, alimentarse y reproducirse.
Miles se preguntó si esta capacidad podría explotarse de alguna manera. ¿Dónde más podría desear colores increíblemente vívidos en un paquete delgado? Por supuesto: en una pantalla de dispositivo electrónico. Qualcomm, que adquirió la compañía que Miles había formado para desarrollar la tecnología, la usó en su pantalla Mirasol. "Explotamos los fenómenos de interferencia óptica", dice Brian Gally, director senior de gestión de productos en Qualcomm. Al acecho debajo de la superficie del vidrio hay una gran variedad de moduladores interferométricos, esencialmente espejos microscópicos (10 a 50 micrones cuadrados) que se mueven hacia arriba y hacia abajo, en microsegundos, para crear el color adecuado.
Al igual que las alas de la mariposa, "la pantalla toma la luz ambiental blanca que nos rodea, la luz blanca o la luz solar, y por interferencia nos devolverá una imagen en color", dice Gally. A diferencia de las pantallas LCD convencionales, el Mirasol no tiene que generar su propia luz. "El brillo de la pantalla se escala automáticamente con la luz ambiental". Como resultado, el Mirasol consume una décima parte de la potencia de un lector LCD. Qualcomm usó la pantalla en un lector electrónico y la ofrece para licencia a otras compañías.
Aunque la biomimética ha inspirado las innovaciones humanas durante décadas, uno de los ejemplos más citados es Velcro, que el ingeniero suizo Georges de Mestral patentó en 1955 después de estudiar cómo las fresas se adhirieron a su ropa: una mejor tecnología y una investigación más matizada han permitido adaptaciones cada vez más complejas . El software de diseño creado por el investigador alemán Claus Mattheck, y utilizado en automóviles Opel y Mercedes, refleja la forma en que los árboles y los huesos distribuyen la fuerza y las cargas. Un ventilador creado por Pax Scientific toma prestado de los patrones de algas, nautilos y bucles para mover el aire de manera más eficiente. Un invernadero con riego de agua salada en el desierto de Qatar usará trucos de condensación y evaporación extraídos de la nariz de un camello. Ahora, gracias en parte a las continuas innovaciones en la fabricación a nanoescala, los fabricantes están lanzando una gama cada vez mayor de productos al mercado.
La biomimética no es en sí misma un producto, sino un proceso, que se basa en organismos y procesos naturales para generar innovación. Las organizaciones e incluso las ciudades pueden buscar inspiración en los ecosistemas, dice Tim McGee, biólogo y miembro de Biomimicry 3.8, una consultora con sede en Montana. En Lavasa, descrita como "la primera ciudad montañosa planificada de la India" por sus desarrolladores, que esperan construir casas para más de 300, 000 personas allí, el gremio consultó con arquitectos paisajistas. Por lo tanto, la estrategia de plantación incluyó árboles de hoja caduca, formando un dosel para atrapar, y luego reflejar, por evaporación, casi un tercio de la lluvia del monzón que lo golpea. Ese efecto actúa "como un motor que impulsa el monzón hacia el interior", dice McGee, que ayuda a prevenir la sequía allí. La forma hidrodinámicamente eficiente de las hojas de los árboles de higuera influyó en el diseño de una mejor teja de despacho de agua, mientras que los sistemas de desviación de agua se inspiraron en las formas en que las hormigas cosechadoras alejan el agua de sus nidos. La primera "ciudad" de Lavasa se ha completado, y se proyecta que seguirán otras cuatro para 2020.
Todos están hablando de formas de reducir la huella humana, o de llegar al impacto "neto cero". Pero la naturaleza, dice McGee, generalmente va un paso más allá: "Casi nunca es cero neto; la producción de ese sistema generalmente es beneficiosa para todo lo que lo rodea". ¿Qué pasaría si pudiéramos construir nuestras ciudades de la misma manera? "¿Qué pasaría si, en la ciudad de Nueva York, cuando lloviera, el agua que ingresó al East River fuera más limpia que cuando cayó?", ¿Y si, cuando los bosques se incendiaran, las llamas pudieran extinguirse por medios que no dependieran? en sustancias tóxicas? "La naturaleza crea retardantes de llama que no son tóxicos", señala McGee. "¿Por qué no podemos?"
Durante años, los investigadores se han centrado en la química de los retardantes de llama, sin resultados. Pero quizás los procesos naturales podrían ofrecer algún camino hacia la innovación en el laboratorio, dice McGee. Tal vez sea la forma en que los conos de pino se abren ante el calor (para permitir la reproducción incluso cuando el fuego destruye el bosque), o la forma en que los eucaliptos arrojan trozos dispersos de corteza de combustión rápida para absorber oxígeno y alejar el fuego de la tubería principal. el maletero. Jaime Grunlan, ingeniero mecánico de Texas A&M, ha desarrollado un tejido resistente al fuego que utiliza quitosano, un material renovable tomado de conchas de langosta y camarones (y un pariente químico de la quitina en las alas de las mariposas), para crear un recubrimiento de polímero de nanocapa que, cuando se expone al calor, produce un "caparazón" de carbono que protege la tela.
Los lepidópteros personifican algunos de los problemas que se han solucionado en el banco de trabajo de la naturaleza durante muchos milenios. En la llamada evolutiva y la respuesta entre la presa y el depredador, muchas polillas han desarrollado la capacidad de detectar los clics de ultrasonido de los murciélagos, y algunas incluso pueden enviar contraseñas confusas. Las alas de mariposa tienden a ser negras más cerca de sus cuerpos, para ayudar a capturar el calor. Esas alas están cubiertas con un revestimiento resistente a los contaminantes, se limpian automáticamente. Los "ojos" ornamentales en esas alas, destinados a ahuyentar a los depredadores, a menudo se colocan cerca del borde para minimizar el daño del ala si la mariposa es mordida.
Y luego está el color, en lo que pensamos cuando pensamos en mariposas. "La gente los llama flores voladoras", dice Robbins. Mientras que algunos usan el color para el camuflaje, las especies más vívidas toman la otra ruta, anunciando su toxicidad a los posibles depredadores en una exhibición llamativa. El escritor David Quammen los llama los "bimbos del mundo natural", un "experimento evolutivo en puro exceso decorativo". En general, Quammen escribe, las mariposas "representan un ideal de dulzura y gracia gentil que parece casi inocente de toda la libertad sin piedad evolutiva. -para-todos ". Y hay una gran cantidad de inspiración esperando para volar en esas alas de gasa.
Los investigadores de la Universidad Jiao Tong de Shanghai, inspirados por las mariposas de alas de pájaro, el área negra de sus alas permite una absorción de luz casi total, para atrapar el calor, están creando una película de carbono amorfo súper negro estructuralmente similar para ayudar a crear una tecnología solar más eficiente. Un proyecto llamado NOtES, que surgió de la investigación en la Universidad Simon Fraser en Columbia Británica, utiliza estructuras que interfieren con la luz a nanoescala para crear un sello antifalsificación que es más difícil de descifrar que un holograma y se puede "imprimir" no solo en el banco notas, pero en una amplia gama de otros objetos. Las etiquetas de identificación por radiofrecuencia (RFID), que se utilizan para todo, desde el seguimiento del inventario hasta la detección del rendimiento de los neumáticos, tienden a no funcionar bien en entornos extremos, particularmente donde hay agua o metal. Y así, una compañía llamada Omni-ID adaptó el principio de interferencia para crear una RFID más confiable, usando pequeñas escalas metálicas en las etiquetas para mejorar su transmisión de señales de radio.
Dado que el Morpho despliega color para atraer la atención, parece apropiado que la mariposa también haya inspirado la moda humana. Donna Sgro, una diseñadora de moda en Sydney, Australia, y autodenominada "lepidóptero ocasional", creó tres vestidos de una tela llamada Morphotex, un material azul iridiscente sin pigmentos que extrae su color de la interferencia óptica. Sgro dice que si bien Morphotex elimina la necesidad de colorantes (y, por lo tanto, potencialmente tiene una huella ambiental más pequeña), su interés iba más allá del "enfoque de diseño tipo solución-problema" habitual que los biomimistas tienden a seguir. La moda, después de todo, es algo más que la necesidad básica de ropa. ¿Cómo puede la forma en que la naturaleza usa la estética informar la forma en que lo hacemos? Sgro ahora estudia un doctorado en biomimética y moda en el Royal Institute of Fashion de Melbourne.
Robbins y yo salimos del centro de colecciones del Museo de Historia Natural y fuimos al cercano Pabellón de las Mariposas, y fue como un lepidopterous lovefest. Una mujer inclinó su teléfono inteligente para fotografiar a un Monarca alimentándose de una flor. Un turista japonés exclamó cuando un Fritillary del Golfo aterrizó en su bolso. Un niño chilló mientras un Morpho peleides flotaba lentamente sus iridiscentes alas azules. No es fácil imaginar que esta escena ocurra con cualquier otro insecto; con justicia o no, no visitamos pabellones de larvas o hormigas.
Pregunté sobre el atractivo peculiar de estos insectos. "No pican, no muerden", dijo. “Los que la gente ve son generalmente bonitos. Algunos de ellos son perjudiciales para la agricultura, pero son muy amables y son mucho más bonitos que la mayoría de los otros insectos ”. Si solo, pensé, la gente ahora podría saber lo útil que puede ser toda esa belleza.
