Seres diminutos, un espectáculo del Diseño Inteligente

Los hechos físicos más asombrosos de la naturaleza los llevan a cabo algunos de los más diminutos organismos.

La súper-cucaracha: Los científicos sometieron algunas cucarachas a una prueba de constricción y quedaron atónitos. Leamos lo que dicen en PNAS:

Las cucarachas se meten por todas partes empleando la capacidad de cambio de forma de sus cuerpos blandos. Descubrimos que las cucarachas atravesaban grietas horizontales más pequeñas que una cuarta parte de su altura en menos de un segundo comprimiendo los maleables exoesqueletos de sus cuerpos en una mitad. Una vez introducidas en espacios verticalmente restringidos, las cucarachas seguían desplazándose velozmente a 20 unidades corporales por segundo usando un modo de locomoción no estudiado: arrastre de patas por fricción corporal. Usando ensayos materiales, descubrimos que las fuerzas compresivas que experimentan las cucarachas cuando atraviesan las grietas más pequeñas ascendían a 300 veces su peso corporal. Las cucarachas resistían fuerzas de casi 900 veces su peso corporal sin daños, lo que explica su robustez frente a la compresión.

Cucarachas comunes del hogar

A) Blattella germanica

B) Periplaneta americana

C) Periplaneta australasiae

D&E) Blatta orientalis (♀ & ♂)

Ahora se puede comprender por qué son tan difíciles de excluir de la cocina. Pero los científicos se sintieron entusiasmados por lo que habían aprendido: «Los exoesqueletos de las cucarachas proporcionan inspiración para un robot blando dotado de patas para búsqueda y rescate que puede penetrar en escombros generados por tornados, terremotos o explosiones». Science Daily comparte más acerca de las cucarachas y de la bioinspiración que proporcionan. Live Science muestra un video del material compresivo (aviso: la música es molesta).

Súper-diatomea: ¿Cómo puede un diminuto microbio ganarse el oro en la prueba de resistencia? Es algo increíble. En otro artículo que se publica en PNAS, un equipo descubrió lo siguiente:

Las diatomeas son algas unicelulares que conforman una intrincada pared celular de sílice. Una concha protectora que es lo suficientemente ligera para impedir el hundimiento a la vez que proporciona resistencia contra los predadores es interesante para el diseño de materiales estructurales ligeros. Usando experimentos de doblado de tres puntos, exponemos que la concha de las diatomeas tiene la mayor resistencia específica de todos los materiales biológicos estudiados hasta la fecha. El analisis de fracturas y las simulaciones por elementos finitos sugieren también una diferenciación funcional entre las capas de las conchas y sus características para mitigar la fractura. Esos resultados demuestran el desarrollo natural de la arquitectura en organismos vivos para conseguir simultáneamente un peso ligero, resistencia e integridad estructural, y puede proporcionar una percepción del diseño evolutivos.

Imágenes al microscopio electrónico de barrido:

A Biddulphia reticulata, B Diploneis,

C Eupodiscus radiatus, D Melosira varians.
Imágenes cortesía de Mary Ann Tiffany, San Diego State University. - Bradbury J:
Nature's Nanotechnologists: Unveiling the Secrets of Diatoms.
PLoS Biol 2/10/2004: e306. doi:10.1371/journal.pbio.0020306

En tanto que «diseño evolutivo» es una frase carente de lógica, es increíble cuando se piensa en la física de esta diminuta estructura de vidrio en la que vive una blanda y diminuta alga. Kilo por kilo, la diatomea gana frente a los huesos, los dientes y los cuernos, como dice PhysOrg. El secreto es un patrón de orificios parecido a un panal de miel que proporciona resistencia a la vez que permite la entrada de nutrientes y la salida de desechos.

«El sílice es un material fuerte pero frágil. Por ejemplo, cuando dejas caer un trozo de vidrio, con el impacto se desmenuza», dice Greer. «Pero cuando se diseña una arquitectura de este material para formar el complejo diseño de esas conchas de las diatomeas se forma una estructura resistente contra daños.La presencia de los orificios deslocaliza las concentraciones de esfuerzo sobre la estructura.»

Una vez más, esos científicos ven posibilidades gracias a lo que han aprendido del diseño de las diatomeas. «El grupo planea usar los principios de diseño que aparecen en las diatomeas para crear estructuras artificiales resistentes bioinspiradas», dice PhysOrg.

¿Por qué iba una evolución a conferir tal diseño a una diminuta diatomea? ¿Cuándo iba a encontrar fuerzas que necesitasen esta especie de súper-resistencia? ¿Y por qué iba un proceso evolutivo ciego a diseñar cada concha de diatomea como una forma geométrica sobre la que aparecen talladas unos intrincados patrones?

En su nuevo libro Evolution: Still a Theory in Crisis [La evolución: Una teoría todavía en crisis], el doctor Michael Denton actualiza su influyente clásico de 1985 después de 30 años de reflexión sobre el darwinismo. Denton se concentra intensamente sobre el «diseño no adaptativo» que nunca podría haber surgido por selección natural. Desde luego, esos ejemplos cumplen los criterios de esa designación.