Los caracoles de agua segregan una mucosa que usan para desplazarse. Foto: David Hu (MIT y Georgia Tech) y Brian Chan (MIT).
Un ingeniero de la Universidad de California en San Diego ha investigado un nuevo modo de propulsión basado en cómo los caracoles de agua crean ondas de baba para desplazarse lentamente al revés y bajo la superficie del agua.
El responsable de este estudio es Eric Lauga, profesor asistente de ingeniería mecánica y aeroespacial en la Jacobs School of Engineering, que ha publicado recientemente un artículo donde resume y explica cómo los caracoles de agua pueden recorrer la superficie de un fluido.
El secreto es la baba que segregan estos caracoles. El principal hallazgo de Lauga es que las superficies de un fluido, como la de un lago o la de una charca, pueden ser distorsionadas aplicando una fuerza. Estas distorsiones son susceptibles de ser explotadas (por un animal o en el laboratorio) para generar una fuerza de propulsión y, por lo tanto, un movimiento.
Algunos caracoles de agua dulce o marinos se arrastran distorsionando la superficie del agua mientras segregan mucosa. El pie del caracol se arruga sobre las ondas de agua, lo cual produce también ondas en la capa de baba que segrega entre su pie y el aire. Parte de esa película mucosa se estrecha mientras que otra se expande, creando una presión que mueve al caracol hacia delante.
Distorsionar para moverse
Lauga y su equipo han demostrado que el caracol tiene que distorsionar la superficie para moverse. “Si no lo hacen, no van a ninguna parte”, comenta Lauga en un comunicado, que explica que estos caracoles de agua suben hasta la superficie de manera natural debido a su escaso peso y, por eso, no tienen que hacer grandes esfuerzos para mantenerse pegados a la superficie.
Esta investigación podría permitir desarrollar un nuevo método de propulsión. Una de las colegas de Lauga, Anette Hosoi, del Instituto Tecnológico de Massachusetts, ha imitado el método de propulsión adhesivo/lubricado de los caracoles de tierra para conducir un dispositivo robótico. Ahora, como resultados de este nuevo hallazgo, los investigadores dicen que quizá sería posible construir un dispositivo similar para “caminar” sobre el agua.
“Los caracoles de agua nos han mostrado que esto es posible, por lo que se podrían diseñar sistemas biomiméticos sacando partido de este movimiento”, confirma Lauga.
Un ejemplo de un sistema biomimético realizado a partir de esta investigación podría ser un pequeño robot acuático. Este tipo de tecnología se usaría en aplicaciones a pequeña escala, como para labores militares. “El ejército está siempre buscando nuevas maneras de navegar”, comenta.
El mecanismo de desplazamiento del caracol terrestre había sido investigado en las últimas dos décadas, pero la propulsión de éste bajo la superficie no había tenido la atención suficiente hasta ahora.
Biomimetismo
El biomimetismo es la aplicación de métodos y sistemas biológicos encontrados en la naturaleza que son susceptibles de ser usados para diseñar sistemas de ingería o tecnología. Quienes creen en la tecnología biónica están seguros de que la transferencia tecnológica entre formas vivas y construcciones sintéticas es tremendamente atractiva porque la presión evolutiva que caracteriza a la naturaza fuerza a los seres vivos a optimizar recursos y a ser muy eficientes. Por eso, diseñar métodos o herramientas que imiten tales funciones biológicas puede ser muy útil.
Hay ya muchos ejemplos de biomimetismo en ingeniería. Por ejemplo, el casco de los barcos imita la gruesa piel de los delfines. De estos mamíferos también hemos adoptado el sonar. La ecolocalización de los murciélagos ha sido imitada por sistemas de formación de imágenes en medicina (la ecolocalización es un método de percepción sensorial por el cual ciertos animales se orientan en sus ambientes)
Para Lauga, su investigación es un ejemplo de cómo los ingenieros con frecuencia miran en la enorme variedad de estrategias de movimiento para inspirar nuevos inventos y dispositivos robóticos.
“Es interesante todo lo que podamos aprender sobre biología y el modo en que los sistemas biológicos se mueven y generan fuerzas”, asegura Lauga.
Los autores de esta investigación seguirán usando técnicas de ingeniería y métodos para desentrañar algunos de los misterios biológicos más interesantes.
El responsable de este estudio es Eric Lauga, profesor asistente de ingeniería mecánica y aeroespacial en la Jacobs School of Engineering, que ha publicado recientemente un artículo donde resume y explica cómo los caracoles de agua pueden recorrer la superficie de un fluido.
El secreto es la baba que segregan estos caracoles. El principal hallazgo de Lauga es que las superficies de un fluido, como la de un lago o la de una charca, pueden ser distorsionadas aplicando una fuerza. Estas distorsiones son susceptibles de ser explotadas (por un animal o en el laboratorio) para generar una fuerza de propulsión y, por lo tanto, un movimiento.
Algunos caracoles de agua dulce o marinos se arrastran distorsionando la superficie del agua mientras segregan mucosa. El pie del caracol se arruga sobre las ondas de agua, lo cual produce también ondas en la capa de baba que segrega entre su pie y el aire. Parte de esa película mucosa se estrecha mientras que otra se expande, creando una presión que mueve al caracol hacia delante.
Distorsionar para moverse
Lauga y su equipo han demostrado que el caracol tiene que distorsionar la superficie para moverse. “Si no lo hacen, no van a ninguna parte”, comenta Lauga en un comunicado, que explica que estos caracoles de agua suben hasta la superficie de manera natural debido a su escaso peso y, por eso, no tienen que hacer grandes esfuerzos para mantenerse pegados a la superficie.
Esta investigación podría permitir desarrollar un nuevo método de propulsión. Una de las colegas de Lauga, Anette Hosoi, del Instituto Tecnológico de Massachusetts, ha imitado el método de propulsión adhesivo/lubricado de los caracoles de tierra para conducir un dispositivo robótico. Ahora, como resultados de este nuevo hallazgo, los investigadores dicen que quizá sería posible construir un dispositivo similar para “caminar” sobre el agua.
“Los caracoles de agua nos han mostrado que esto es posible, por lo que se podrían diseñar sistemas biomiméticos sacando partido de este movimiento”, confirma Lauga.
Un ejemplo de un sistema biomimético realizado a partir de esta investigación podría ser un pequeño robot acuático. Este tipo de tecnología se usaría en aplicaciones a pequeña escala, como para labores militares. “El ejército está siempre buscando nuevas maneras de navegar”, comenta.
El mecanismo de desplazamiento del caracol terrestre había sido investigado en las últimas dos décadas, pero la propulsión de éste bajo la superficie no había tenido la atención suficiente hasta ahora.
Biomimetismo
El biomimetismo es la aplicación de métodos y sistemas biológicos encontrados en la naturaleza que son susceptibles de ser usados para diseñar sistemas de ingería o tecnología. Quienes creen en la tecnología biónica están seguros de que la transferencia tecnológica entre formas vivas y construcciones sintéticas es tremendamente atractiva porque la presión evolutiva que caracteriza a la naturaza fuerza a los seres vivos a optimizar recursos y a ser muy eficientes. Por eso, diseñar métodos o herramientas que imiten tales funciones biológicas puede ser muy útil.
Hay ya muchos ejemplos de biomimetismo en ingeniería. Por ejemplo, el casco de los barcos imita la gruesa piel de los delfines. De estos mamíferos también hemos adoptado el sonar. La ecolocalización de los murciélagos ha sido imitada por sistemas de formación de imágenes en medicina (la ecolocalización es un método de percepción sensorial por el cual ciertos animales se orientan en sus ambientes)
Para Lauga, su investigación es un ejemplo de cómo los ingenieros con frecuencia miran en la enorme variedad de estrategias de movimiento para inspirar nuevos inventos y dispositivos robóticos.
“Es interesante todo lo que podamos aprender sobre biología y el modo en que los sistemas biológicos se mueven y generan fuerzas”, asegura Lauga.
Los autores de esta investigación seguirán usando técnicas de ingeniería y métodos para desentrañar algunos de los misterios biológicos más interesantes.