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Charla «¿Qué nos pueden enseñar algunas criaturas marinas para hacer pegamento?» de TEDxPurdueU en español.
¿Y si pudiéramos aprovechar el poder adhesivo de las criaturas marinas como los mejillones, las ostras y los percebes, que no se mueven ni siquiera en las costas húmedas y tormentosas? Sumérjanse en el mundo maravilloso de los animales que hacen su propio pegamento junto al científico Jonathan Wilker, y vean un avance de las cosas asombrosas que podemos aprender de cómo lo hacen.
- Autor/a de la charla: Jonathan Wilker
- Fecha de grabación: 2018-03-03
- Fecha de publicación: 2019-01-24
- Duración de «¿Qué nos pueden enseñar algunas criaturas marinas para hacer pegamento?»: 839 segundos
Traducción de «¿Qué nos pueden enseñar algunas criaturas marinas para hacer pegamento?» en español.
Quisiera que me acompañen a una excursión; quiero llevarlos a la playa y disfrutar del aire de mar y del rocío salino.
Vayamos hasta el borde del agua; notarán que las olas nos golpean y es muy difícil mantenerse en el lugar.
Pero ahora miren hacia abajo y verán que las rocas están cubiertas por toda clase de criaturas marinas que se mantienen en su lugar sin problema.
Y resulta que si Uds.
quieren sobrevivir en este entorno difícil, su existencia depende de su capacidad para hacer pegamento.
Les presentaré a algunos de los héroes de nuestra historia, solo algunos de ellos.
Estos son mejillones y, como pueden notar, cubren las rocas.
Han producido adhesivos, y así quedan pegados a las rocas, y también están pegados entre sí.
Así que se resguardan juntos como grupo.
Este es un primer plano de un arrecife de ostras, y las ostras son asombrosas.
Se adhieren unas con otras y construyen estos extensos sistemas de arrecifes con kilómetros de longitud y varios metros de profundidad.
Probablemente, son la influencia más dominante en la salud de un ecosistema marino costero, ya que filtran el agua constantemente, reteniendo la arena y la suciedad.
En realidad, dentro de estos arrecifes viven otras especies.
Y luego, si pensamos en lo que ocurre cuando llega una tormenta: si aumenta en intensidad, primero golpeará estos extensos arrecifes, y la costa que está detrás quedará protegida.
Así que ellos ejercen mucha influencia.
Si alguna vez han estado en alguna playa rocosa en cualquier lugar, probablemente sabrán cómo son los percebes.
Estos animales —hay muchos otros, estos solo son tres— producen adhesivos, se pegan unos con otros, se pegan a las rocas y construyen comunidades y, de este modo, logran grandes ventajas para su supervivencia.
Una de ellas es que cada individuo está sometido a menos turbulencia y todos las situaciones perjudiciales que pueden ocurrir en ese entorno.
Así que están ahí, resguardados.
También ser numerosos es seguro, ya que ayuda a mantener alejados los depredadores porque, por ejemplo, si una gaviota se dispone a comerlos, le será más difícil si están todos juntos.
Y la otra cosa es que también ayuda con la eficiencia reproductiva.
Imaginen que el señor y la señora Percebe deciden: «Bien, es hora de tener pequeños bebés percebes».
Todavía no les diré cómo lo hacen, pero cuando deciden que es tiempo de hacerlo, es mucho más fácil y su eficacia reproductiva es mayor si viven juntos.
Así que queremos entender cómo se pegan, y no les puedo decir los detalles porque es algo que estamos tratando de entender, pero les mostraré algunas de las cosas que estamos intentando.
Esta es una fotografía de uno de los acuarios de nuestro laboratorio y todo lo que se ve en la imagen forma parte del sistema.
En la pecera de vidrio que se ve allí abajo, hay un grupo de mejillones, enfriamos el agua, circulamos las luces, y producimos turbulencia en el sistema porque los animales fabrican más adhesivos cuando el agua es turbulenta.
Así que los inducimos a hacer adhesivo, lo recolectamos y lo estudiamos.
Ellos están aquí en Indiana.
Para ellos, están en Maine en febrero, y podemos decir que se los ve bastante felices.
Y también trabajamos con ostras.
Arriba hay una foto de un pequeño arrecife en Carolina del Sur, y lo que más nos interesa es ver cómo se unen unas con otras, cómo se conectan.
En la imagen inferior pueden ver que hay dos ostras que se están pegando entre sí.
Y queremos saber qué hay en medio, así que muchas veces las cortamos y observamos y en la próxima serie de imágenes pueden ver que en la parte inferior hay dos caparazones, el caparazón de un animal y el del otro, y el pegamento en medio.
Y si observan la imagen de la derecha quizá puedan ver que en el caparazón de cada animal hay una estructura, pero el pegamento se ve diferente.
Usamos toda clase de herramientas sofisticadas de biología y química para entender lo que ocurre ahí, y descubrimos que las estructuras son diferentes y que la química es diferente, y eso es muy interesante.
Y luego, en esta imagen…
permítanme volver atrás antes de decirles de qué se trata.
¿Conocen el dibujo animado «El autobús mágico», o si son un poco mayores, «El viaje fantástico»?
¿Recuerdan que tenían esos personajes que se reducían hasta niveles microscópicos, se metían por dentro, y nadaban y volaban por todas estas estructuras biológicas?
Pienso que esto es algo parecido, aunque en este caso es real.
Así que tomamos dos ostras que estaban pegadas —esta parte estaba completamente rellenada con el pegamento— y descubrimos que ese pegamento tiene muchos componentes pero, en general, hay partes duras, no pegajosas y hay partes blandas y pegajosas.
Entonces quitamos selectivamente las partes no pegajosas para ver lo que quedaba, qué era lo que realmente unía a los animales y obtuvimos esto, que es el adhesivo pegajoso que las mantiene juntas.
Pienso que es una imagen genial, porque uno puede imaginarse volando y llegando hasta allí.
Estas son algunas de las cosas que estamos haciendo para entender cómo la biología marina produce estos materiales.
Y desde una perspectiva básica, es muy interesante de investigar.
Pero,
¿qué queremos hacer con esta información?
Bueno, hay muchas aplicaciones tecnológicas si logramos aprovechar lo que hacen estos animales.
Les daré un ejemplo.
Imaginen que están en casa y rompen su estatuita favorita o un jarrito, o algo parecido.
Quieren volver a unir las piezas.
Así que,
¿qué hacen?
Van a mi lugar favorito de la ciudad, que es la estantería de pegamentos de la ferretería.
Sé dónde pasan sus noches, porque son gente moderna, divertida, porque están aquí, y van a bares y conciertos…
pero aquí es donde voy yo todas las noches.
Bueno, entonces quiero que Uds.
tomen cada adhesivo que está en el estante lo lleven a casa, pero antes de que intenten unir las piezas quiero que traten de hacerlo en un balde con agua.
No va a funcionar,
¿cierto?
Todos sabemos esto.
Pero la biología marina lo resolvió, así que tenemos que encontrar modos de copiar esto.
Y uno de los problemas es que no pueden simplemente ir y tomar materiales de la playa porque tomarán un grupo de mejillones y si tratan de extraerles el adhesivo solo obtendrán un poquito de material, pero nunca lo suficiente para hacer algo que sirva, solo para ver.
Debemos hacerlo a mayor escala, idealmente a escala del tamaño de un vagón de tren.
En la parte superior hay una imagen de uno de los tipos de moléculas que usan los animales para hacer pegamento.
Son moléculas muy largas llamadas proteínas, y estas proteínas tienen partes únicas que producen las propiedades adhesivas.
Queremos tomar esas partes pequeñas de esa química y ponerlas en otras moléculas largas que podamos obtener, pero cosas que podamos hacer a gran escala; quizá las conozcan como plásticos o polímeros.
Estamos simplificando lo que hacen, pero queremos introducir esa química adhesiva en esas moléculas largas.
Para esto desarrollamos muchos sistemas adhesivos diferentes, y cuando uno hace un adhesivo nuevo que parece muy bueno,
¿qué hace?
Empieza a pegar cosas por todo el laboratorio.
Tomamos un poco de pegamento y pegamos dos piezas de metal y quisimos colgar algo de allí, y colgamos una olla con mejillones vivos, y nos sentimos muy inteligentes.
(Risas)
Obviamente solemos ser más cuantitativos, y nos comparamos con los adhesivos comerciales y ahora tenemos algunos materiales más fuertes que los pegamentos instantáneos.
Para mí eso es fantástico.
Eso es un buen día.
Es más fuerte que el pegamento instantáneo.
Y también podemos hacer otra cosa.
Este es un tanque con agua de mar, y esa jeringa contiene una de nuestras preparaciones adhesivas; entonces la distribuimos completamente bajo el agua sobre un trozo de metal.
Y como queremos hacer una unión adhesiva, o una junta, tomamos otra pieza de metal y la colocamos ahí en posición.
Y como queremos darle tiempo para que se consolide, le ponemos un peso encima…
nada sofisticado.
Es un tubo con una munición de plomo adentro, nada refinado.
Y lo dejamos solidificar por un rato.
Esto nunca estuvo al aire.
Está totalmente bajo el agua.
Y lo levantamos.
No sabía lo que pasaría.
Siempre me pongo ansioso aquí.
Lo levantamos…
y está pegado.
Para mí, esto es genial.
Es decir que se puede conseguir una adhesión muy fuerte bajo el agua.
Posiblemente es el adhesivo más fuerte o uno de los más fuertes que he visto para usar bajo el agua.
Incluso es más fuerte que el material producido por los animales, así que es muy emocionante para nosotros.
Es genial.
¿Y qué queremos hacer con esto?
Bueno, estos son unos productos que quizá les sean familiares.
Piensen en el teléfono celular, la computadora portátil, el contrachapado, el interior del auto, los zapatos, guías telefónicas, cosas como estas.
Sus componentes se mantienen unidos por los adhesivos.
Pero hay dos problemas con el adhesivo de estos objetos.
Lo primero es que son tóxicos.
El peor es el contrachapado.
El contrachapado, o muchos muebles o la madera laminada de los pisos tienen como componente principal en sus adhesivos al formaldehído…
Quizá hayan oído de este compuesto.
Es un gas, y también un carcinógeno; con estos adhesivos construimos muchas estructuras pero también respiramos este carcinógeno.
Obviamente, no muy bueno,
¿verdad?
El otro problema es que estos adhesivos son permanentes.
¿Y qué hacen con los zapatos, el auto, o la computadora portátil cuando se ha terminado su vida útil?
La mayoría termina en los vertederos.
Y contienen materiales valiosos que podríamos sacar y reciclar.
No es fácil hacerlo, porque están pegados de forma permanente.
Y tenemos una iniciativa para intentar resolver algunos de estos problemas: hemos tomado otra molécula larga que podemos obtener del maíz y pusimos en ella algo de la química de adhesión de los mejillones.
Como usamos el maíz y los mejillones lo llamamos el polímero del surf y la hierba.
Y pega.
Pega realmente bien.
Es muy fuerte.
Y tiene una base biológica, que es bueno.
Pero quizá lo más importante es que es degradable y lo podemos degradar en condiciones suaves, con agua.
Significa que podemos reparar algo, adherir las partes fuertemente cuando queremos, pero también separarlas.
Es algo en lo que estamos pensando.
Y muchos querríamos estar en esta situación.
Bueno, en este caso es una situación en la que no queremos estar, sino que queremos reemplazarla.
Suturas, grapas, tornillos…
Así hacemos las uniones cuando hay una operación o una herida.
Es horrible.
Duele.
En el caso de las suturas, observen toda la tensión mecánica y puntual para unir las cosas.
Dan lugar a infecciones, hacen agujeros en el tejido sano.
No es bueno.
O si necesitan una placa para unir los huesos, observen cuánto hueso sano debe perforarse para sostener la placa.
Es horrible.
Para mí, parecen cosas diseñadas en una cámara de tortura medieval, pero es nuestra cirugía moderna.
Me encantaría que podamos reemplazar sistemas como estos con adhesivos.
Estamos trabajando en esto, pero no es fácil.
Piensen qué adhesivos necesitarían en estos casos.
Primero, necesitarían adhesivos que solidifiquen en un entorno húmedo.
Y esta pequeña imagen un poco tonta es para ilustrar que nuestro cuerpo es un 60 % agua, que es un entorno húmedo.
También es para ilustrar por qué soy científico y no artista.
No me equivoqué para nada.
Y los otros requisitos para lograr un buen adhesivo biomédico son: debe adherirse fuertemente, por supuesto, y no ser tóxico.
No queremos dañar a los pacientes.
Y lograr cualquiera de esos requisitos en un material es bastante fácil.
Se hizo muchas veces.
Pero conseguir los tres juntos, no.
Es muy difícil.
Y si hablamos con los cirujanos, ellos son muy quisquillosos: «Quiero que el adhesivo solidifique dentro del mismo período de la cirugía».
O: «Quiero que el adhesivo se degrade así los tejidos del paciente remodelan el sitio».
Así que es muy difícil.
Estamos trabajando en ello.
Esta es solo una de las imágenes.
Así que conseguimos toda clase de huesos y piel, y tejido duro y blando, y a veces los golpeamos con un martillo.
Normalmente los cortamos en forma precisa, y después los pegamos.
Obtuvimos resultados interesantes, algunos materiales fuertes, cosas que parecen no ser tóxicas, que solidifican húmedas, pero no les diré que resolvimos el problema de la adhesión húmeda, porque no es así, pero es una de nuestras visiones para el futuro.
Esto es algo donde me gustaría ver un avance.
Y, como pueden imaginar, hay muchas otras cosas que podríamos mejorar si pudiéramos introducir más adhesivos.
Incluso los cosméticos.
Si piensan en la gente que usa uñas o pestañas postizas,
¿qué usan?
Actualmente están usando adhesivos muy tóxicos.
Es el momento de reemplazarlos.
Eso es algo que me gustaría hacer.
Y hay otras cosas también.
Piensen en los autos y aviones.
Cuanto más livianos son, más eficiente es el consumo de combustible.
Y si pudiéramos liberarnos de los remaches y las soldaduras y poner más adhesivos quizá nos iría mejor con la futura generación de transportes.
Así que todo nos lleva de vuelta a la playa.
Miramos alrededor y nos preguntamos: «
¿Cómo se pegan las criaturas marinas?
¿Qué podemos hacer con la tecnología?
» Y diría que todavía hay mucho por aprender de la biología y de la naturaleza.
Así que me gustaría alentarlos a que en el futuro dejen sus computadoras portátiles no reciclables y sus teléfonos móviles, salgan a explorar el mundo natural y empiecen a hacer sus propias preguntas.
Muchas gracias.
(Aplausos)
https://www.ted.com/talks/jonathan_wilker_what_sticky_sea_creatures_can_teach_us_about_making_glue/