La tecnología inspirada en biología: 'Robando' secretos de la naturaleza

Cuando el cuerpo es atacado por la gripe, las células dendríticas se apresuran a identificar los agentes externos que lo están amenazando. Millones generan la alarma y el sistema inmunológico entra en acción.

Es una respuesta confiable y efectiva, y aquello que es lo suficientemente bueno como para proteger nuestra salud también ha demostrado ser capaz de proteger las bandejas de entrada. Los sistemas inmunológicos artificiales (AIS, por sus siglas en inglés), basados en la respuesta celular del cuerpo a las enfermedades, están siendo utilizados para enfocarse en el correo no deseado.

"Es un sistema adaptable que puede ser más matizado en el proceso de detectar lo que es peligroso", dice Uwe Aickelin, profesor de ciencias de la computación en la Universidad de Nottingham y el principal desarrollador de AIS. "Se reúnen millones de piezas de información, así que las células son muy exactas".

Mientras las células en nuestros cuerpos responden a las señales como el estrés y la inflamación, el software análogo de Aickelin identifica los bombardeos de tráfico asociados con el correo no deseado. Mientras los filtros genéricos pueden lidiar con el fraude electrónico convencional, el sistema celular le conviene a un usuario que enfrenta frecuentes amenazas nuevas, y ha sido utilizado por importantes compañías de seguridad.

Este modelo representa un cambio posiblemente transformador en el campo de la biomimética, el cual se está expandiendo rápidamente. La tendencia de los diseños inspirados en la naturaleza se ha extendido a diferentes industrias, desde naves en forma de cangrejo que recorren el fondo del mar, hasta edificios inspirados en insectos, y se espera que esto genere 1.6 billones de dólares para 2030, según Da Vinci Index. Pero ahora, las tecnologías basadas específicamente en los diseños celulares están haciendo que la naturaleza en sí sea la fuerza impulsora.

Además de la computación, la biomimética celular está dejando su huella en la filtración de agua, al encarar el desafío histórico del presidente Nixon de hacer que los océanos sean potables, utilizando una membrana que está presente en los humanos y en las plantas.

Mientras tanto, los procesos de fotosíntesis están siendo aplicados en la captura y almacenamiento de energía solar, mientras millones de dólares han sido invertidos en aplicar las propiedades de las células de los pulmones en los exteriores de edificios -la 'Eskin'- a fin de crear una capa que les permite interactuar de manera efectiva tanto con las personas como con el ambiente.

"Representa un cambio y en última instancia, hacia dónde nos dirigimos", dijo a CNN Janine Benyus, bióloga, autora y fundadora de Biomimicry 3.8. "Hemos tenido mucho éxito en imitar la forma, pero el verdadero cambio transformacional viene de cómo construimos nuestro mundo material. Todos los días aprendemos más sobre los mecanismos moleculares en las células y cómo funcionan, así que entender y utilizar sus principios de diseño es clave".

Estos principios están siendo aplicados en algunos de los problemas de recursos más cruciales, entre ellos el combustible por medio del desarrollo de las biobaterías. Investigadores en la Universidad de Utah han creado una batería basada en el proceso del metabolismo, utilizando azúcar como combustible, catalizada con las propiedades de conversión de energía natural de las enzimas.

"Si ves a un niño pequeño consumir azúcar que convierten para corretear todo el día, esto es muy efectivo y tomamos los mismos caminos para aplicarlos a la batería", dice la desarrolladora principal, Shelley Minteer, quien afirma que el diseño tiene cualidades de desempeño favorables.

La biobatería ya puede operar dispositivos como teléfonos inteligentes, y puede ser más versátil que las baterías tradicionales, ya que puede funcionar en temperaturas extremadamente bajas.

Esta tecnología ha sido probada a tal punto que la compañía filial Akermin ha recibido un préstamo de 3 millones de dólares (38,848,500 pesos) para utilizar la tecnología en una de las operaciones más grandes de limpieza de carbono de Estados Unidos en plantas de energía.

La combinación de los procesos de organismos vivos y materiales sintéticos rara vez es perfecta, admite Minteer.

Aun así, los avances en la tecnología del modelado ahora permiten que haya mayor control y exactitud. Los científicos pueden esculpir las células sintetizadas en una nanoescala en arreglos incluso más eficientes, y así se acerca más al diseño natural.

Las herramientas de visualización están siendo impulsadas por campos creativos, particularmente la arquitectura, mientras la fabricación está mejorando rápidamente por medio de las impresiones en 3D.

Hay personas escépticas que creen que los procesos naturales están siendo aplicados demasiado rápido. "Los sistemas naturales evolucionaron por razones muy específicas, durante millones de años, con parámetros muy específicos, largos a escala, fuerzas, y el proceso de traducir estos fenómenos a otras escalas, la función y deseos humanos no se dan de manera natural o directa", argumentó en una conferencia TED en 2013, Skylar Tibbits, investigador principal en el laboratorio de autoensamblaje de MIT. "No deberíamos simplemente asumir que los sistemas que trabajan en nanoescalas fácilmente pueden traducirse a escalas mayores".

Los críticos también han advertido de los efectos secundarios impredecibles e indeseados de 'Jurassic Park' cuando los procesos naturales se trasladan a la tecnología. Tales efectos han sido señalados en el programa en contra del correo no deseado de Uwe Ackelein, donde el objetivo adapta la defensa y vice versa.

Pero estos riesgos palidecen en comparación con los posibles beneficios, según creen los exponentes. Utilizar los procesos de la naturaleza puede generar diseños excepcionalmente adaptables al ambiente, con una mejor función y manejo de recursos, que puede transformar a las industrias para que brinden soluciones a las preguntas más importantes de la época.