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Quilo de Ciencia

El quilo, con “q” es el líquido formado en el duodeno (intestino delgado) por bilis, jugo pancreático y lípidos emulsionados resultado de la digestión de los alimentos ingeridos. En el podcast Quilo de Ciencia, realizado por el profesor Jorge Laborda, intentamos “digerir” para el oyente los kilos de ciencia que se generan cada semana y que se publican en las revistas especializadas de mayor impacto científico. Los temas son, por consiguiente variados, pero esperamos que siempre resulten interesantes, amenos, y, en todo caso, nunca indigestos.

Un encuentro con Ciborgmedusa.

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El ser humano se esfuerza cada día más en explorar el cosmos y alcanzar los confines del espacio-tiempo, con el objetivo de acercarse cada día más a la singularidad que originó el Universo en el Big bang. Sin embargo, los confines del universo puede que no sean tan difíciles de explorar como las profundidades de nuestro planeta. El universo emite luz de diversas longitudes de onda, incluso emite también ondas gravitacionales que hemos podido detectar y que transportan información desde los sinfines, que no los confines, del universo. No obstante, nada podemos detectar de las profundidades marinas, nada o casi nada emiten estas que alcance la superficie. Para explorarlas es, por consiguiente, necesario enviar hasta ellas algún dispositivo que permita capturar los datos y la información que guardan al abrigo de la luz solar y protegidos por kilómetros de agua marina a centenares de veces la presión atmosférica de la que disfrutamos mientras escuchas esto.

Los océanos contienen la vasta mayoría del volumen habitable de la Tierra, pero por las dificultades apuntadas antes, permanecen ampliamente inexplorados. La urgencia climática que estamos viviendo aconseja, no obstante, acelerar la exploración oceánica y recabar cuantos más datos mejor para estimar el impacto del cambio climático sobre las profundidades oceánicas y las especies que las habitan, por el momento.

Las Naciones Unidas han proclamado una Década Internacional de las Ciencias Oceánicas para el Desarrollo Sostenible (2021-2030) para apoyar los esfuerzos encaminados a revertir el ciclo de deterioro de la salud de los océanos. Es de esperar que durante esta década se pueda avanzar de manera decisiva en la exploración oceánica.

Hasta ahora esos esfuerzos, aunque significativos, no han permitido acercarse al sueño de explorar la totalidad de los océanos. La observación con drones y satélites ha posibilitado avanzar en las ciencias oceánicas realizando mapas cada vez mejores de las condiciones de las superficies marinas, como salinidad, temperatura, nivel de oxígeno, etc. Otros dispositivos robóticos se han desarrollado para explorar mejor las profundidades. Uno de los más curiosos ha sido el desarrollo de un robot inspirado en un caracol marino que ha sido capaz de bajar hasta la fosa de las Marianas a 10.900 metros de profundidad. Sin embargo, debido a las condiciones encontradas a muy bajas profundidades, todos los dispositivos desarrollados tienen serias limitaciones en su rango de exploración y en el tiempo de autonomía. El robot caracol solo disponía de batería por unos 45 minutos, apenas la necesaria para subir y bajar a profundidades significativas.

Una estrategia de exploración diferente consiste en utilizar a animales marinos como exploradores. Esta estrategia radica en equiparlos con sensores y dispositivos electrónicos recolectores de datos. Pinnípedos y tortugas marinas se han empleado para este fin. Sin embargo, la estrategia sufre de la importante limitación de que no es el equipo explorador el que decide donde explorar, sino los animales en su desplazamiento en busca, generalmente de comida. Se haría necesario, por ello, no solo equipar a los animales con dispositivos recolectores de datos, sino con dispositivos que los guíen a las regiones que deben ser exploradas. ¿Cómo guías a una foca o a una tortuga donde te parezca a ti que deba ir? Te respondo: de ninguna forma éticamente aceptable.

Sin embargo, los inconvenientes éticos serán menos importantes en animales más sencillos, incluso, particularmente, en aquellos que no tienen ni siquiera un sistema nervioso que les permita pensar ni sentir dolor. ¿Hay algún animal así, al margen de algunos que pueden sentarse en el Congreso de los Diputados u ocupar una oficia en algún ministerio? Y bien sí, lo hay. Se trata de las medusas.

Las ventajas de estos gelatinosos animales no se limitan a su falta de cerebro. Las medusas ocupan prácticamente todos los nichos oceánicos, desde las regiones tropicales a las regiones polares y se ha documentado que pueden alcanzar profundidades de hasta 10.800 metros. Son capaces, además, de soportar condiciones de deficiencia de oxígeno que otros animales marinos no pueden aguantar. Por último, cabe mencionar que son los animales energéticamente más eficientes a la hora de desplazarse, gastando para ello tres veces y media menos energía que el más eficiente de los peces: el salmón.

Dos investigadores del Instituto de Tecnología de California, EE.UU., Simon R. Anuszczyk y John O. Dabiri, han deseado aprovechar estas extraordinarias propiedades de las medusas para generar con ellas robot biohíbridos, ciborgs medúsicos, capaces de explorar todos los rincones de las profundidades oceánicas. Para ello se apoyan en trabajos previos de otros investigadores en los que se demuestra que la estimulación mediante la implantación de dispositivos electrónicos que pueden ser estimulados a distancia aumenta la velocidad de desplazamiento de estos animales hasta casi tres veces, pero aumentando solo dos veces el gasto energético, es decir, la estimulación eléctrica es capaz de aumentar aún más la eficiencia natural de estos animales al desplazarse.

Pero claro, una cosa es estimular el desplazamiento de las medusas y otra equiparlas además de alguna forma con dispositivos capaces de recolectar datos de salinidad, temperatura, oxigenación, contaminación, etc, sin que por ello sufran demasiado en su capacidad de desplazarse.

Este tipo de dispositivo es el que ahora desarrollan estos dos investigadores antes mencionados. Se trata de una especie de capuchón que puede implantarse en la parte frontal de las medusas y que, además de permitir albergar en su interior una serie de dispositivos, aumenta el perfil hidrodinámico de las medusas al proporcionarles una especie de cabeza de pez en su parte frontal que disminuye la resistencia del agua al desplazamiento. El dispositivo ha sido desarrollado con materiales resistentes al agua y que además no modifican la flotabilidad de la medusa, es decir, la densidad del dispositivo es la misma que la densidad de la medusa.

Los investigadores prueban sus medusas equipadas con estos dispositivos en tanques de agua en su laboratorio y comprueban que pueden hacerlas nadar más deprisa de lo normal en direcciones determinada. Por supuesto, es necesario realizar prueba en el mundo real para comprobar la posibilidad de usar estas medusas como exploradores marinos. De resultar esto posible, estas ciborgnmedusas podrían conseguir un avance muy significativo en la exploración marina, y además a un precio muy asequible, ya que equipar una de estas medusas sale por unos veinte dólares, mientras que el alquiler de un barco explorador necesario para acompañar a otros dispositivos robóticos en sus tareas de exploración, puede costar la friolera de cincuenta mil dólares al día.

Y aquí termino Si deseas ver a esas ciborgmedusas en acción te recomiendo que visualices este video: Robotic Jellyfish Explorers

Jorge Laborda. 06 de marzo de 2024.

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