Biomímesis (gracias a Raquel Zalba y Leti Olábarri)

       Esta idea me la ha dado el blog de Francis(th)EMule Science con su entrada de hoy, me ha recordado mi primer congreso totalmente interdisciplinar y este trabajo que hice junto a las personas del título del post, en el que aprendí muchísimo de biología. Pero no solo eso, sino que tuvimos el honor de que nuestra ponencia (muy a pesar de todas las dificultades) fue seleccionada para el Congreso UNIV 2012, y aunque ninguna pudimos ir a defenderla a Roma, sí que nos animamos a presentarla al I Workshop de Filosofía Joven por título Kalon: ¿una ponencia de biología en un Congreso sobre la necesidad de lo inútil? Sí, y muy a gusto: nosotras aprendimos de filosofía y arte, y transmitimos lo que pudimos. Aquí dejo un resumen de la biomímesis.

 ¿Qué es la biomimesis?

La mimesis se define como la imitación en el arte de la naturaleza, entendida como objeto de obra artística. Para Aristóteles, en su Poética, la mimesis y su función imitativa es el modo esencial del arte para representar a la acción humana. Dice que toda imitación produce un aprendizaje y el aprendizaje es agradable para los hombres, es un componente importantísimo del placer.

La biomimesis es la disciplina que estudia a la naturaleza como fuente para desarrollar nuevas tecnologías que ayuden a solucionar los problemas del ser humano (que la naturaleza ya ha resuelto de forma efectiva) mediante modelos de procesos, sistemas o elementos que la imitan.

 ¿Por qué imitar a la Naturaleza?

Principalmente, por dos motivos:

1. La naturaleza lleva millones de años desarrollándose y evolucionando y por ello ha perfeccionado estructuras y mecanismos  que conviene reproducir para mejorar la calidad de vida de toda la humanidad. No hay que olvidar que una de las teorías de la evolución más aceptada en la actualidad, el neo-darwinismo, basa su mecanismo de selección en la supervivencia del más fuerte. Esto quiere decir que la eficacia del funcionamiento de todo aquello que encontramos en la naturaleza está suficientemente probada. Se debe observar la naturaleza e intentar aprender de sus estrategias y formas.

2. Debemos aprender a crecer económicamente sin consumir los recursos que nos proporciona el medio, ahorrar energía al mismo tiempo que cuidamos y preservamos la naturaleza de la cual somos parte. A esta capacidad de satisfacer las necesidades sin comprometer la pérdida del ambiente natural en el que vivimos se denomina Desarrollo Sostenible.

La economía energética humana debería imitar a la economía natural de los ecosistemas con el fin de reconstruir los sistemas productivos humanos haciéndolos compatibles con la biosfera. Como expresaba Frederic Vester “La naturaleza es la única empresa que nunca ha quebrado en 4.000 millones de años”. Se trata de reinsertar los sistemas humanos dentro de los sistemas naturales para prevenir la sobreexplotación, la destrucción y degradación del medio hasta el punto en que estos cambios sean irreversibles.

Consiste en imitar a la naturaleza porque funciona. La biosfera es un sistema de ecosistemas perfectamente ajustado después de varios miles de millones de años de pruebas, autorreparación, reajuste continuo por medio de la evolución y adaptación de todas las piezas y de todos los complejísimos mecanismos según los cambios producidos naturalmente en el sistema. Janine Benyus lo explica muy bien comentando que “todos los problemas que intentamos resolver ya han sido resueltos por la naturaleza durante millones de años de evolución”.

Los sistemas naturales se caracterizan porque son cerrados, es decir, lo que se produce como residuo de un proceso es aprovechado como materia prima del siguiente. El hombre tiene aún un largo camino que recorrer para conseguir lo mismo. Aunque cada vez se desarrollan más las técnicas de reutilización, recuperación y reciclaje, todavía nos sostenemos con combustibles fósiles generando contaminación atmosférica y además generamos muchos residuos que acaban alterando los medios naturales (aguas, suelo, atmósfera y biosfera).

 Áreas de la Biomimética

Replicación de métodos naturales de manufactura como la producción de compuestos químicos por plantas y animales

Un ejemplo de esta área de la biomimética es la anestesia. En la naturaleza, existen anestésicos utilizados por las avispas para inmovilizar a sus presas, y mantenerlas en buenas condiciones para que sirvan de alimento a su futura puesta.

De esa forma, el ser humano ha desarrollado técnicas de anestesia para realizar intervenciones médicas, muchas veces utilizando productos naturales como el curare. El curare es un veneno que los indios del Amazonas utilizan en sus flechas o cerbatanas para cazar. Lo obtienen de plantas, especialmente la variedad del tipo Chondrodendon tomentosum. Un científico se fijó en la capacidad paralizante de este veneno, y consideró que se podía aplicar en la anestesia como relajante muscular. Poco después, se consiguió aislar el principio activo y luego se procedió a su síntesis en los laboratorios.

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Otro ejemplo más reciente consiste en la aplicación del hilo de araña para crear piel artificial como implante en quemaduras graves. El procedimiento consiste en la extracción de células sanas de la piel del propio paciente o incluso de un donante que se cultivan sobre una malla de tela de araña del género Nephila para posteriormente implantarlas en las zonas quemadas donde el hilo se absorbe por el organismo y la herida se cierra completamente. Este proceso presenta las ventajas de que el hilo de araña es biodegradable, muy elástico, no se disuelve en alcohol, tiene gran resistencia y no es tóxico para el organismo como podrían serlo otras sustancias sintéticas. Además, la tela de araña es antimicrobiana e impide que aparezcan microorganismos que puedan ser dañinos para el paciente.

Imitación de los mecanismos encontrados en la naturaleza:

Un caso característico de este sistema es el velcro. Su historia proviene de un paseo  por el campo del ingeniero George de Mestral cuando observó la dificultad de desprender de su ropa y del pelaje de su perro las flores del cardo alpino, y decidió mirarlo con el microscopio. Así, descubrió que estaba compuesto de muchos ganchos con forma de garfio que se enredaban con el pelo y los tejidos. Así, se inventó el velcro como un nuevo sistema de cierre, hoy ampliamente usado en muchas prendas de vestir.

Además de este ejemplo, encontramos que los trenes de alta velocidad, (en particular los trenes bala de la compañía japonesa Shinkansen), imitan la forma del pico del Martín pescador (Alcedo atthis), en su parte delantera para evitar el impacto sonoro que produce la presión de aire que se crea en los túneles al pasar a gran velocidad. Un ingeniero observó que este pájaro se sumerge en el agua desde el aire sin producir ninguna salpicadura y analizó la forma de su pico llevandolo a la escala del tren. De esta manera no solo evitó los impactos sonoros sino que incrementó la velocidad del tren en un 10% reduciendo su consumo eléctrico un 15%. Antes ya había imitado las estriaciones de las plumas del búho para el pantógrafo de las catenarias de los trenes, evitando así incómodos ruidos. Dichas estriaciones evitan las turbulencias en el vuelo del búho y garantizan en los trenes un mayor aprovechamiento energético y menor ruido.

Otro caso que se incluye en esta área es el mecanismo que utiliza la hoja del Loto, una planta acuática perenne, para eliminar la suciedad que se deposita en ella y así facilitar la actividad fotosintética de la planta. Estas hojas presentan una superficie rugosa con microorgánulos que agrupan las pequeñas gotas de agua y hace que resbalen de la superficie foliar arrastrando consigo la suciedad acumulada. Esto se ha imitado para conseguir superficies antisuciedad artificialmente, por ejemplo para tejidos impermeables, vidrios o pinturas.

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Además de los ejemplos aquí nombrados, hay gran variedad de nuevos inventos característicos de la imitación de mecanismos procedentes a este área de la biomimética ya que es la más visual y fácil de interpretar por el hombre. Conforme avanza la ciencia cada vez se descubren mecanismos existentes en la naturaleza más novedosos que se pueden aplicar a la vida cotidiana para mejorar el modo de vida de las personas. Como decía François-Auguste-René Rodin “En la Naturaleza están todos los estilos futuros”.

Imitación de los principios de organización social de los organismos (hormigas, abejas, microorganismos)

Los ejemplos de este área se encuadran teniendo en cuenta que el hombre forma parte de la naturaleza y por tanto comparte modos de comportamiento o de organización ya existentes en otras especies. Con esto queremos decir que el hombre no es un intruso en la naturaleza, sino que ya forma parte de ella, y a la vez, como ser con inteligencia y voluntad es capaz de imitar conscientemente lo que observa, sacar conclusiones y buscar la manera más efectiva de llevarlas a cabo. Es decir, el hombre no funciona solo para sobrevivir ni como individuo ni como especie, es capaz de ver más lejos y de llegar más lejos.

La agricultura y ganadería no son actividades exclusivamente humanas, sino que las termitas y hormigas también se sirven de ellas: cultivan hongos que abonan con excrementos de otros insectos y los protegen. Estos hongos servirán de alimento, pero también para conseguir temperaturas adecuadas dentro de los hormigueros y termiteros mediante fermentaciones.

Además, las hormigas se sirven de ciertas secreciones azucaradas de los pulgones, y para este motivo, los pastorean como si fueran rebaños y los protegen frente a los agresores.

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A primera vista, los ejemplos anteriores pueden no parecernos bellos o inspirarnos cierta repugnancia porque tengan que ver con los insectos. Sin embargo, en este trabajo se pretende ir más allá; se habla de una belleza más profunda que la simple emoción estética, que está por encima de las apariencias de atracción o de repulsión. Se trata de una belleza reflexionada, meditada, que aprende a observar hasta lo más insignificante y aparentemente feo descubriendo su utilidad y más que eso, porque si está en la naturaleza es por algo. 

Esta entrada participa en el XIV Carnaval de Biología, organizado por blog, BioTay.