Biomimetika: natura gizakion inspirazio-iturri

Nagore Elu eta Nerea Osinalde

Egunero etengabe eta ia ohartu gabe erabiltzen ditugu asmakizun asko, orokorrean bizitza izugarri errazten digutenak. Horietako gehienek natura dute inspirazio-iturri. Batzuk ikerketa luzeen emaitzak dira, eta beste batzuk aldiz, zoriaren ondorio.

Lehengo taldean sartuko lirateke, besteak beste, azken urteotan sortu diren zenbait produktu itsaskor. Jada aztekek erabiltzen zituzten animalien odolarekin eta buztinarekin egindako nahasdurak, oraindik tente dirauten eraikinetako harriak elkarren artean itsasteko. Ordutik, gizakiak hamaika produktu itsaskor lortu ditu zenbait konposatu erabiliz.Naturari jarraituz egin ditu berrienetariko batzuk.

1. irudia: Produktu itsaskor berriak ekoiztu dira muskuiluek ingurune urtsutan zenbait gainazal ezberdinei itsasteko duten ahalmen indartsuan oinarrituta.

Haitzetako ostra, muskuilu edo lapak dira naturari so eginez aurkitu ditzakegun organismo itsaskorren artean ezagunenak. Hauen propietate itsaskorrak aspalditik dira ezagunak, baina azken bi hamarkadetan ezagutu da bai substantzia itsaskortasun-eragilearen konposizio kimikoa, bai ekoizpen mekanismoa. 2006an MaxPlanck Institutuko zientzialariek aurkitu zuten muskuiluen barnealdea gehienbat kolageno zuntzez dagoela osatua, eta hain zuzen ere horrek ematen dio animaliari erresistentzia eta elastikotasuna. Kanpoaldea, aldiz, DOPA izeneko proteina batez eta burdin ioiz osatua dago. Azken bi hauen artean erreakzio kimiko bat gertatzen denean substantzia likatsu bat sortzen da, eta substantzia hori gradualki polimerizatzen doa, naturarekin kontaktuan jartzen denean. Horri esker, muskuilua bere bizileku izango den harri, zura edo metalari oso gogor itsasten zaio.

Itsasgarri sintetiko biodegradagarri ez-toxikoak ekoiztu dira, muskuiluek medio urtsuan itsasteko duten ahalmen berezi honetan oinarrituta. Etorkizun handia aurreikusten zaie itsasgarri hauei, erresistentzia handiko itsasgarri gisa ingeniaritzan, eta bai zauriak ixteko edota hausturak sendatzeko biomedikuntzan.

Horman gora edo buruz behera ibiltzen den geko muskerraren oinetan topatu zuen inspirazioa etorkizun oparoko beste itsasgarri batek. Gekoak ahalmen bikaina dauka markarik utzi gabe azalera ezberdinei itsasteko eta desitsasteko. Ahalmen berezi hori oin-hatzetan dauden ile mikroskopikoei esker gauzatzen da.

2. irudia: (A) Geko muskerraren oina eta (B) oin-hatzetako ile mikroskopikoak.

Aspalditik aztertu da gekoaren oina baina duela gutxi lortu da animaliaren antzeko eraginkortasuna duen itsasgarri bat. Massachusettseko unibertsitateko zientzialari talde batek “Geckskin” deritzon itsasgarria plazaratu zuen 2012an. Kuxin bigun bat egitura egonkor batean jarriz eta tendoi artifizial bat erabiliz mimetizatu zuten gekoaren oina. Geckskin itsasgarriak 300 kilotik gorako pisuari eusteko ahalmena du, eta beraz, itsasgarri gogor eta iraunkorrenen artean egongo da etorkizunean.

Arestian aipatutako itsasgarriak ez bezala, hain ezaguna den belkroa zoriz aurkitu zen. 1941ean George Mestral ingeniaria bere txakurra paseatzen zebilela konturatu zen oso zaila zitzaiola bere jantziei eta txakurraren ileei itsatsitako lapa-belarraren hazia askatzea. Hazi hauek mikroskopioarekin aztertuta konturatu zen makina bat puntaz osatuta zeudela eta punta bakoitzaren muturrak gantxo edo kako itxura zuela. Hain zuzen ere, egitura horretan oinarrituta sortu zuen guztiok ezagutzen dugun belkroa, mantalak, eskularruak edo zapatak lotzeko erabiltzen dena besteak beste.

3. irudia: Lapa-belarra eta bere puntetako muturretan dauden kakoak.

Hasiera batean sistema honek kotoiz osatutako bi zinta zituen, eta horietako batean kako txiki batzuk zeuden. Alabaina, kotoia nahiko erraz apurtzen zela eta, hurrengo saiakerak nylonarekin egin ziren. Azkenean, poliester zuntzekin eraikitako belkroa izan zen 1951n patentatu zena.

Itsasgarriez gain, beste kontu askok ere agerian uzten dute natura gizakion inspirazio-iturri garrantzitsua dela. Hauetako bat da berriki Alemaniako Ornilux enpresak kaleratutako kristal berezia. Estimatzen da urtero 250 milioi hegazti hiltzen direla Europan eraikinetako kristalen kontra danba egin ostean. Arazo honi aurre egiteko ohikoa da eraikin handien leihoetan, baita autobideko paneletan ere, txori itxurako pegatinak ikustea. Baina metodo hau ez da batere eraginkorra. Duela hamarkada eskas bat arestian aipatutako Ornilux enpresak “txorien lagun” bezala definitzen duten kristala merkaturatu zuen: kristalak kolpatzeagatik txorien hilkortasuna % 75ean murrizten du. Kristal hau berezia da, txorientzat ikusgarria den sare batez estalia dagoelako, gizakiontzat ikusiezina bada ere. Izan ere, sare horrek argi ultramorea islatzen du.

4. irudia: Armiarma-sareek argi ultramorea islatzen dute, eta horrenbestez txoriak uxatu egiten dituzte. Horretan oinarrituta egin dituzte kristal hauek, argi ultramoreari esker txoriak uxatzeko.

Sortzaileek aitortu bezala, kristal honen diseinua armiarma sareetan dago inspiratuta; izan ere, hauen zetek argi ultramorea islatzen dute harrapakinak erakartzeko nahiz txoriak uxatzeko. Hortaz, kasu honetan gizakiak natura kontserbatu nahi du, naturaren beraren trikimailuak antzeratuz.

Oso bestelakoa da tardigradoengandik, hots uretako hartz mikroskopikoengandik, gizakiak hartutako mailegua. Tardigrada filumeko bizidunak munduko animaliarik erresistenteenak direla onartu ohi da. Izan ere, ahalmena dute beste edozein izaki bizidunentzako jasangaitzak diren muturreko baldintzetan bizitzeko, baita espazioko baldintzetan ere. Esaterako, lehorte egoeran uretako hartzek anhidrobiosia deitzen den prozesua jasaten dute; guztiz deshidratatzen dira baina DNA, RNA eta proteinak kaltetu gabe, trehalosa deitzen den azukre batez babesten baitira.

5. irudia: Txertoak hotzik gabe kontserbatzeko metodoak garatu dira, uretako hartzek lehorte garaian bizirik irauteko garatutako mekanismoa antzeratuz.

120 urte ere egon daitezke uretako hartzak loaldi egoeran, urak berriz ere berpizten dituzten arte. Horretan oinarrituta, ikertzaileek frogatu dute txertoak azukrez estalita gorde daitezkeela eta hotzetan gordetzen direnak bezain ondo mantentzen direla. Horrek izugarrizko abantaila ekarri du, batez ere hotz-baldintza kontrolatuak ez dauden munduko guneetara ere txerto eraginkorrak onik helarazteko.

Gizakiak ez ote dauka ideia txundigarririk natura antzeratu gabe?

Naturan aurretiaz antzerako ezer behatu gabe, kristo aurretik III. mendean gizakiak gurpil itxurako horzdun engranaje mekanikoak asmatu zituen. Horien antzekoak erabiltzen dira egun, ibilgailu edota bizikletetan. Esan bezala, uste zuten naturan ez zegoela horrelako mekanismorik, baina beste behin ere usteak erdi ustel. 2013an Science aldizkari ospetsuak plazaratu zuen horzdun engranajeak dituztela matxinsaltoaren antzekoa den Issus coleoptratus intsektu gazteen atzeko hankek. Hauei esker intsektu mota honek oso azkar egiten du salto aurre-alderantz, erlojuetan orratzek aurrera egiten duten antzera.

6. irudia: (A) Issus coleoptratus intsektua eta (B) bere atzeko hanketan aurkitutako engranaje mekanikoaren mikroskopio irudia.

Beraz, aurkikuntza honek frogatzen du engranaje mekanikoak ez direla gizakiaren diseinua, milioika urteko eboluzioaren emaitza baizik. Ez dago zalantzarik natura oso argia dela; hortaz jarrai dezagun natura behatzen eta bere liluretatik ikasten.

—————————————————–

Egileez: Nagore Elu UPV/EHUko Biokimika eta Biologia Molekularra Sailean doktorego-ikasketak egiten ari den ikaslea da. Nerea Osinalde Biokimikan doktorea da eta UPV/EHUko Biokimika eta Biologia Molekularra Saileko irakaslea.

—————————————————–

Eman iritzia

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>