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Magia en los dedos del gecko

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Hay cerca de 3.800 especies de lagartos en la Tierra, algunas pequeñas de escasos milímetros hasta el Varano de Komodo de mas de 3 metros. En la prehistoria algunos superaron los 20 metros y su extinción permitió el paso a los mamíferos y con ello a los humanos… Hace millones de años cuando los predadores terrestres ejercieron su presión selectiva sobre las presas, unos pocos organismos lograron escapar abriendo nuevos nichos donde prosperar. Entre ellos aún nos acompañan los geckos, las arañas o los coleopteros que desarrollaron habilidades y mecanismos extraordinarios sobre la adherencia en multitud de superficies. Hoy vamos a ver tan solo 1 de ellos…

Los geckos y otros reptiles como las salamanquesas por ejemplo, pueden permanecer sin esfuerzo alguno aparente sobre rocas lisas o bajo las ramas de cualquier árbol, moviéndose una y otra vez sin pérdida alguna de adherencia. Además sus dedos permaneces limpios sin restos de adhesivos o de partículas. Como es posible?. Hace más de 2.000 años, Aristóteles comentó la habilidad de los geckos en su capacidad de correr de arriba a abajo e incluso cabeza abajo… Todas las diferentes especies han desarrollado este mecanismo aunque con diseños diferentes como vemos en la siguiente imagen.

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Filogenia y evolución de los dedos del gecko (Gamble y col.)

 Hace ya más de 15 años un joven investigador de UC Berkeley, Kellar Autumn, sintió curiosidad hacia esta estrategia y comenzó sus estudios que animaron a otros y que hoy desemboca en varios cientos de trabajos publicados, varios millones de dólares en investigación y más de 100 patentes de productos y servicios. Mucho conseguido por el simple hecho de ser curioso, no crees?, y demasiado para una “simple” pata pegajosa de un bicho repudiado en numerosos lugares…. La biomimesis empieza por la curiosidad y continúa cuestionando hasta lo mas aparentemente evidente para llegar a las innovaciones que son las que proporcionan desarrollo y mejoras en la vida de todos.  Una vez mas el análisis de las estructuras nanometricas tanto de los lagartos como de los insectos revelan una simple pero inesperada solución. Gracias a la evolución convergente estas microestructuras con forma de espátula les permiten tal adherencia. Descubrimos que la geometría es el tema central de un principio de diseño que les puede separar entre comer o ser comido, mediante la subdivisión de unas pequeñas formas bajo sus dedos. Veamos. Cada escama de la parte inferior de los dedos de las patas poseen unas 150.000 setae del grosor de 0,2 micras (mucho más fino que un pelo) cada uno dividido en unos 2000 filamentos microscópicos que acaban en unas placas en forma de plato. Bien irrigados por el sistema venoso, son capaces de encontrar las mas mínimas irregularidades en las superficies, incluido el propio cristal, llegando a crear mas de 1000 millones de puntos potenciales de adherencia.

Gecko-foot estructura y mecanismo de adhesión de un gecko tipo

 La adhesion entre las espátulas y la superficie de contacto se obtiene gracias a las Fuerzas de Van der Waals (post:Salamanquesas y ciclismo) y llega a ser de una magnitud de 100 nanoNewtons (nN). Las setas pueden ser fácil y rápidamente separadas por el animal de la superficie, curvando los dedos hacia fuera en un movimiento que no nos deja indiferentes. Esta acción además, altera el ángulo de incidencia de los millones de espátulas y la superficie, reduciendo las mencionadas F de van der W. permitiendo al animal desplazarse. La confianza en la adherencia de las energías subatómicas desde la física sin la necesidad de química no requiere de compuestos que deban sintetizar para lograr su cometido, beta-queratina en el caso de los herpetos y quitina en los invertebrados, ahorrando síntesis de materia. Una mosca requiere exactamente de 103 ó 104 setas para mantener su peso. Mediante el incremento de pelos o  vellosidades, los organismos de mayor talla pueden escapar mediante este elegante mecanismo estratégico que en la jerarquía estructural de ingeniería nos enseña una lección: la seguridad en confiar en el sumatorio masivo de fuerzas minúsculas para lograr un resultado macroscópico (2+2=5).

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Densidad de setas adherentes y tamaño en diversos organismos

¿Podemos aprender, a partir de estas ingeniosas soluciones que en la Naturaleza llevan funcionando desde hace millones de años?. Claro!. Las múltiples conexiones posibles en nuestras necesidades no hacen necesario un gran ejercicio de imaginación. Empleamos miles de millones de toneladas anualmente en pegamentos!…y casi todos tóxicos y procedentes del petróleo.  Recientemente durante la Jornada de Biomiesis del Ejército (post) se hablo del proyecto Z-Man de DARPA que ya está empleando el ejercito norteamericano y que demuestra la capacidad de soportar mas de 90 kilos de carga en una persona de 50 k mientras escalaba un muro de cristal de 7 metros de altura… o Geckskin en la que un equipo multidisciplinar de la Univ de Massachusetts y viendo la jerarquía de los materiales (tendones, huesos, post) desarrollan un super-adhesivo de propiedades sorprendentes (minivideo1 y 2) en las que pequeños trozos de apenas 40 cm soportaron un peso de 300 k!. Todo sin química dañina (recordar los cov, cop, formaldehídos, …). Pura tecnología disruptiva.

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Productos reales y potenciales generados a través de los dedos del gecko…

Para finalizar podéis ver un par de vídeos (nº 15 y 16 de este blog) simplemente geniales realizados por R.Full de la UCBerkeley….

Un reto evolutivo similar también se puede encontrar en organismos marinos como en los mejillones por ejemplo, … pero de ellos hablaremos en otro futuro post… pues por hoy y para ser simplemente lo que el estudio de los dedos de un organismo puede proporcionarnos es suficiente … verdad?.

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Jerarquía en biomimesis

image sketch que muestra niveles jerárquicos de una estructura que emplea del 100% del material al 2% aligerandola, por Ed van Hinte y Adrian Beukers en wired.co.uk

Los residuos son un grave problema económico, social y ambiental en el presente siglo que en algunos casos, como el del plástico acompañara incluso a quienes aún no han nacido durante mucho mas tiempo, demasiado. La Naturaleza nos enseña que el residuo es el recurso de otro organismo y que de este modo se autoregula. Más del 90% del material vegetal caído (animal también) es finalmente descompuesto por bacterias, insectos, sus larvas, gusanos y hongos, que rompen el material devolviéndolo como nutrientes básicos al suelo y al ecosistema en los que todos se benefician. Pura economía colaborativa. Sin su presencia no podríamos dar ni un paso por un bosque pues el hedor de la materia putrefacta nos lo impediría, ya que se acumularía hasta cantidades impensables. El proceso bacteriano y fungico es fascinante, la materia orgánica se transforma en N, O2, C, H que nutrirán el suelo y al resto de los componentes del sistema. Una pequeña porción  de bosque puede albergar 200 especies diferentes de hongos. Las bacterias, difícil de cuantificar. El escarabajo pelotero, uno de esos componentes, es un rápido y eficaz reciclador que lleva durante largas distancias bolas de estiércol diseñadas por el mismo para nutrir a sus larvas y de paso al suelo que habita mediante microorganismos incluidos en dichas bolas. No dejéis de ver este maravilloso video de como trabajan estos coleópteros.

imagesección de  suelo con organismos descomponedores 

Podría este eficaz proceso ser transferido a escala humana?. Una de las claves, hay muchas, es el empleo de un tipo de material, el biológico, en los procesos industriales ya que los problemas de la química de la descomposición ya han sido resueltos por la Naturaleza. Así parece que lo ha entendido el proyecto ABLE “Del cartón al caviar” que en sus ya 12 años de andadura, continúan sus éxitos. La base es la siguiente: el cartón se recolecta de numerosos negocios y se transforma la celulosa en material para los lechos de las camas de los caballos, donde acumulara heces y pelo. Este material una vez se descarta, se aloja en tanques de producción de lombrices que compostan los restos. Los excedentes de lombrices se emplean como alimento vivo para la producción de esturiones que se genera como carne y algunos ejemplares maduraran hasta producir caviar. Cuantos más niveles se imbrican en el proceso, más gente podrá emplear toda la energía del proceso ampliando los beneficios y la resiliencia del proceso.

image

Del cartón al caviar -close loop system- |creación propia|

Pocos son aún los negocios que siguen estos procesos (Kalundborg, Ecover en Mallorca, cerveceras,…) entre otras cosas porque muchos de nuestros materiales son biológicamente inertes debido a la introducción durante su manufactura de enlaces altamente energéticos desarrollados a elevadas temperaturas. Los materiales biológicos han evolucionado para poder ser reciclados y sus moléculas estabilizadas mediante enlaces que son suficientemente resistentes para su cometido específico así como a una temperatura y función mecánica determinada. Por tanto las proteínas de la mayoría de los animales empiezan a mostrar signos de rotura a 45C salvo aquellos que viven en las fumarolas o chimeneas oceánicas, que soportan muy altas temperaturas. Esto viene a decir que menos energía se requiere para digerir el material en los procesos digestivos y por tanto más energía disponible para otros aspectos como la búsqueda de alimento o la reproducción. Los materiales biológicos así como los procesos y las estructuras, son jerárquicos, es decir que se ensamblan desde un nivel molecular hacia otro mas complejo (post up·down). En estos casos las únicas fuerzas disponibles son las intermoleculares, que comparadas con los métodos industriales son muchos más débiles y de menor rango. Los ingenieros o arquitectos se pueden plantear la pregunta de porque es así y cual es el papel. Pero esa no es la cuestión pues los organismos emplean la jerarquía como única via posible para alcanzar estructuras más complejas de un modo intrínseco. Por ejemplo la rigidez o la fortaleza nada tiene que ver con el tamaño de sus componentes individualizados, si no mas bien en las cantidades y en las interacciones entre las fibras o los cristales que lo componen. En cambio en la resistencia a la fractura, especialmente en un material rígido, depende de modo relevante en la forma y el tamaño en cuyo caso las relaciones jerárquicas son significativas. Así areas o capas más blandas que el resto pueden afectar en gran medida al fallo de sus propiedades alargando  en el tiempo o evitando posibles futuras fracturas. Esto lo ha estudiado de modo sobresaliente el Dr Claus Matteck y lo muestra por ejemplo en su publicación Thinking Tools After Nature de fácil comprensión.

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algunas imágenes de triángulos de tensión analizados en la Naturaleza por C.Matteck 

Algunas especies de moluscos bivalvos como Haliotis spp.pueden construir sus conchas protectoras en agua de mar, a bajas temperaturas mediante materiales locales abundantes. Estas conchas llegan a ser 3.000 veces más fuertes que sus componentes que a su vez son 200% más fuertes que nuestros materiales cerámicos más duros de alta tecnología. Estos maestros constructores depositan capas elásticas de material orgánico proteíco entre el carbonato de calcio inorgánico rígido tipo “ladrillo y mortero” a una escala nanometrica que le proporciona una resistencia extraordinarias. Esto sin duda marca un cambio de rumbo en la ingeniería, la arquitectura, o el propio diseño así como en la fabricación de nuevos materiales ya que en un futuro las condiciones ambientales marcarán las decisiones y estos se adaptarán, responderán e incluso evolucionarán en función de un ambiente cambiante, en una mezcla de tecnología, física y biología. Pero esta es una proyección humana. En la naturaleza, no hay “arriba” o “abajo”, y no hay jerarquías. Sólo hay redes que anidan dentro de otras redes. Podeis profundizar mas en la materia una vez más con Tom McGeag que nos ilustra en su reciente artículo sobre las estructuras jerárquicas en la arquitectura, los materiales, la medicina y por supuesto el diseño.

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El bosque como sistema

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Visión tradicional y biomimética en torno a la Naturaleza. Manuel Quirós

Los árboles, figuras que buscan la luz del sol forman bosques, pilares de la Vida en la Tierra que una vez hace mas de 200.000 años nos acogieron antes de evolucionar hacia el bipedalismo. Liberan oxígeno y capturan CO2 en silencio y súper eficazmente, son verdaderos guardianes de la biodiversidad albergando mas un tercio de los organismos. Fabrican aire puro, generan energia solar, hacen tierra nueva y viva y la mantienen para que el aire y el agua no la disgreguen. Hacen manar manantiales, arroyos y ríos, respiran la niebla, atrayendo al agua del cielo para que se pose suavemente en sus copas y ofrecen sus frutos sin preocuparse de quién los recogerá. Los árboles son nuestro verdadero hogar y realizan servicios vitales para la vida en la Tierra. Las aves tienen un rol fundamental funcionando como sus alas, ayudando a sembrar semillas lejos de sus troncos, creando nuevos paisajes como hace el arrendajo y otras muchas aves frugívoras. Algunos insectos polinizadores también aseguran su descendencia fecundando las flores para que críen semillas abundantes, sanas y carnosas mediante frutos dulces y jugosos para alimentar a los pájaros, para que éstos siembren, para que el bosque recomience. La intima relación con el micelio fúngico y las raíces de los árboles con la trasferencia mágica de nutrientes, agua, vitaminas es global pues cada árbol posee una red y cada bosque la suya, por lo que hace crecer al organismo mas grande del planeta. La coexistencia evolutiva o coevolución, entre las flores y las especies polinizadoras fue una estrategia muy reciente, apenas posterior a la aparición de las aves, pues la competencia por dominar la tierra firme continua hoy en la actualidad. Continuando con los colaboradores de los bosques, los roedores aclaran las siembras demasiado espesas, alejando bellotas y frutos del árbol madre para que puedan germinar.  Algunos carnívoros como el lobo tienen una importante responsabilidad pues funcionan como sus patas controlando a roedores, ciervos y otros herviboros para que no acaben con todos los nuevos brotes y los retoños, modificando el paisaje incluido el cauce de los ríos… No dejes de ver este maravilloso mini video de 4 minutos. Gracias a esta correlación multiorgánica, los bosques representan los ecosistemas terrestres mas extensos cubriendo mas del 30% del planeta.

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Sequoia y algunas de las especies dependientes. fotos National Geographic. Web de Muir que ilustra la complejidad de las relaciones entre organismos vivos -cada extremo representa una especie-.

La visión biomimética sobre aprender de la Naturaleza y no tan solo sobre ella, abre unas perspectivas nuevas y profundas. Hemos de asumir que como especie no nos estamos ajustando a las leyes naturales y nos alejamos de ese ancestral proverbio indio “la Tierra no es nuestra, se la tomamos prestada de nuestros hijos…”. Un árbol pues ya no es solo madera, útil para una industria, un recurso alimenticio o farmaceutico. Los servicios de los bosques mas allá de su utilidad antropocéntrica, son numerosos y valiosísimos pues entre otras muchas razones, no tenemos sustitutos viables. La tecnología, creerme, está muy lejos de ser una posible sustituta de la Naturaleza. Pero como estamos anestesiados, entumecidos y maravillados por la tecnología, creemos, estamos convencidos de que no pasa nada. Hemos de reconectarnos al mundo natural, al que pertenecemos.

Os invito a esta pequeña presentación que impartí a diseñadores en un intento de que ampliaran la mirada clásica, algo mas poética e intrínseca sobre los valores de los bosques.

Hemos olvidado porque amamos a los arboles aunque algunos los abrazamos, y es que en un cierto momento de la evolución, decidimos bajar de ellos en busca de mas y nuevas oportunidades de éxito en la Tierra. Pero ese antiguo recuerdo homínido, permanece en nosotros como especie animal, en nuestra memoria antigua, lo que conocemos como biofilia (ver post). Lo que ocurre es que lo hemos olvidado. Hace cuanto no caminas descalzo sobre una superficie no tocada o diseñada por el Hombre?… Cada día desde hace años aparecen recursos para aprender e ir entendiendo la necesidad de esa re-conexión con la Naturaleza, como El bosque habitado de Radio 3 de RNE que no os dejará indiferentes, aquí podeis acceder a los podcasts. Una vez mas la radio televisión pública en el lugar que se merece. O 22 razones por las que los árboles en las ciudades nos resultan imprescindibles, aunque seguro que se olvidan una cuantas mas… El estudio de arquitectura HOK ha publicado un interesante informe sobre los biomas y su bioinspiración hacia el mundo de la arquitectura, aunque me quedo con el trabajo de Claus Matteck Thinking Tools after Nature, ideal para el pensamiento ingeniería bioinspirado. En otro orden cultural, imprescindible el trabajo de Thomas Pakenham, Arboles excepcionales del mundo  en el que contemplaréis bellísimas imágenes de majestusos ejemplares longevos resilientes… pero de esto hablaremos en otra ocasión….

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imagen de concienciaeco.com

No os perdáis este minivideo inspirador del ciclo anual de un bosque…mágico, cíclico, eterno…

Es viernes por la noche…debería estar con una cerveza fresca en vez de tecleando, pero la llamada natural es fuertemente adictiva…

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Polinización humana cruzada

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Castas de trabajador, reina y zángano de Apis mellifera. Fotos: alexanderwild.com

Las abejas son los polinizadores más importantes de nuestras frutas, verduras y flores así como de cultivos como la alfalfa que alimentan a los animales de granja. Más de un tercio de la producción agrícola del mundo depende de ellas. Lo divertido es que las abejas no lo hacen con esa intención sino simplemente porque tienen que comer obteniendo así la proteína que necesitan del polen y los carbohidratos del néctar. En ese proceso se mueven entre las flores ejecutando la valiosa polinización. En algunas partes del mundo donde no hay abejas, o donde las variedades de plantas no les son atractivas, ya se paga a personas para polinizar a mano de flor en flor con un pincel. Esto va a ser cada vez más frecuente, como la de emplear un vibrador para las flores del tomate, acción que realizan naturalmente los abejorros, sometiendo ahora a ultrasonidos para liberar el polen.

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natural y artificial. foto alexanderwild.com y en China

Tenemos descritas más de 20.000 especies de abejas en el mundo. La mayoría de ellas pasan parte de su ciclo vital solas, escondidas en el suelo o en un tallo hueco y muy pocas han evolucionado hacia un comportamiento eusocial, como las meliferas. Al igual que otros insectos como las hormigas o las termitas, las abejas son consideradas como un gran superorganísmo compuesto de hasta 50.000 individuos. Esta sociedad tiene un control descentralizado (ver post relacionado), nadie está al mando pero tienen claras las decisiones colectivas o la asignación del trabajo. Por ejemplo, las abejas muestran un servicio sanitario social. Algunas son capaces de localizar y eliminar de la colonia a individuos enfermos para mantenerla saludable; y sabemos que la recolección de ciertas resinas que llamamos propóleos funcionan como un desinfectante y antibiótico natural eliminando bacterias, hongos y otros gérmenes reforzando la salud y la inmunidad de la colonia. Estas extraordinarias defensas naturales las llevan empleando desde hace más de 50 millones de años.

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Desde hace apenas unos ocho años sabemos que las colonias de abejas estan muriendo en masa, primero en EE.UU. y luego a escala global. Varios son los motivos: enormes extensiones de monocultivos, inexistencia de cultivos de cobertura, tipo trébol y alfalfa (fertilizantes naturales que fijan el nitrógeno en el suelo y de alto valor nutritivo para las abejas), empleo masivo de fertilizantes sintéticos, de herbicidas (mucha de esta malezas son plantas con flores que las abejas necesitan para su supervivencia), plaguicidas, biocidas, fungicidas, pues la práctica de los monocultivos brindan una verdadera fiesta a las plagas. ¿Cuánto tiempo necesitamos para relacionar este asunto global con las consecuencias que tiene hacia nosotros humanos?. Una de estas clases de insecticidas, los neonicotinoides, está en los titulares de todo el mundo en este momento, la UE los ha prohibido… dos años!. Puedes leer este potente artículo de como los lobbies químicos defienden sus mentiras e intereses y este otro informe sobre el nombre y apellidos de los productos mortales empleados aún en la actualidad.

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Paradójicamente en estos años vemos un aumento del 300% en la producción de cultivos que requieren polinización de la abejas. Además de todo ello, las abejas tienen sus propias enfermedades y parásitos. El principal es Varroa destructor, el nombre lo dice todogran chupasangre que afecta su sistema inmunológico inoculándoles además virus. Veamoslo con perspectiva sistemica: por un lado el parásito le chupa la sangre, le inocula virus debilitando su sistema inmune, viviendo en un desierto de alimentos en el que ha de viajar largas distancias para acceder a flores que están regadas con neurotoxinas, no permitiéndole encontrar fácilmente el camino de vuelta a la colmena. Esto es pensamiento sistémico y en torno a la complejidad que no solo esta afectando a las abejas melíferas sino también a abejorros polinizadores, mariposas, aves y otros animales salvajes y a nosotros también vía agricultura intensiva. Por otro lado se da la paradoja de una solicitud para incluir a las abejas como patrimonio de la humanidad. Hay muchos vídeos en la Red que revelan la problemática; este es uno corto y definitivo, avalado por varias universidades…

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fotos: pollinis.org

Entonces, ¿qué vamos a hacer con este desastre que hemos creado?. Cada uno de nosotros puede ayudar a las abejas de dos maneras muy directas y fáciles. Por un lado plantar flores beneficiosas para las abejas y por otro no emplear pesticidas a esas flores que son el alimento de las abejas. A través de Internet podemos encontrar las flores nativas de nuestra zona y plantarlas. Desde una sencilla maceta en la puerta de casa, en el jardín, en el césped, en los bulevares, en jardines públicos, en los espacios comunitarios, en los prados…  Necesitamos una hermosa diversidad de flores que florezcan durante toda la temportada de crecimiento, desde la primavera hasta el otoño. Necesitamos caminos sembrados de flores para nuestras abejas, pero también para las mariposas, para los pájaros migratorios y otros animales salvajes. Y tenemos que pensar cuidadosamente sobre volver a tender cultivos de cobertura para nutrir el suelo y así nutrir a las abejas. Y tenemos que diversificar nuestras granjas. Tenemos que plantar bordes y cercos de flores para interrumpir el desierto agroalimentario y comenzar a corregir el sistema alimenticio disfuncional que hemos creado. Tal vez parezca una muy pequeña contramedida para un grave y enorme problema, pero si las abejas tienen acceso a buena nutrición, nosotros también tendremos buenos y sanos alimentos gracias a sus servicios de polinización. Y cuando las abejas esten sanas y fuertes serán ellas solas capaces entonces de utilizar sus propias defensas naturales, su sistema de salud, en el que han confiado durante millones de años. Así que la realidad posible y viable de ayudar a las abejas de esta manera, es que cada uno de nosotros se comporte un poco más como una sociedad de abejas, una sociedad de insectos, donde cada una de nuestras acciones individuales pueda contribuir a una solución magnífica, una propiedad emergente, que es mucho mayor que la simple suma de nuestras acciones individuales. Como si de una polinización se tratara. De lo local a lo global además.

Ahora, mientras lees este post, se están llevando acciones para que ciudades como Madrid o Barcelona sea permitido la producción urbana de miel en nuestros tejados e incluso su monitorizacion!. Esta prohibido. Algo que llevan haciendo más de 30 años, Londres, ParísBerlín, o Atlanta, solo por citar unos pocos ejemplos. Lo lograremos?.

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Fotos: alexanderwild.com

Si quieres saber mas sobre el declive de las abejas, ve este este video del National Geographic (es castellano).

Post basado y modificado de este video de Marla Spivak: Why bees are disapearing? en TED Talks.

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Biomimesis, RTVE y Manuel Quirós

image RTVE me ha invitado a participar en Para Todos la 2 programa que celebra su quinto año de emisión. Podéis verlo pinchando en la imagen. La televisión pública se desmarca al interesarse por una disciplina tan innovadora!. Espero repetir…

Con motivo del programa el IED de Madrid realiza una entrevista al profesor de Biomimesis.

 

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De abajo a arriba

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Uno de los Principios de la Vida (enlace al post 21 nov) es este que nos refleja como las “cosas” pequeñas influyen. Los primeros debates en torno a la evolución se centraban en la horripilante noción de que los humanos y los monos compartíamos un antepasado común. La idea de Charles Darwin llevaba consigo implicaciones mas radicales aún. Cada individuo es una colonia de formas mas pequeñas (células) las cuales a su vez están formadas por partes aún menores no vivas. Fascinante. Mas allá, estas  partes mas pequeñas fueron las que primigeniamente se desarrollaron en nuestra historia evolutiva. Ocasionalmente iban siendo incorporadas útilmente y tras largos períodos de tiempo se ensamblaban en organismos multicelulares. Nuestros ancestros eran microscópicos, criaturas retorcidas, serpenteantes, similares a lo que hoy denominamos bacterias. Estos ancestros fueron pedazos de moléculas auto-replicativas. Mucho antes de que las primeras plantas o animales aparecieran en el planeta, las bacterias inventaron la totalidad de la química esencial de la vida. Ellas transformaron la atmósfera terrestre, desarrollaron el camino de convertir la luz solar en energía, evolucionaron los primeros sistemas bioelectricos, crearon el sexo y la locomoción, elaboraron  la maquinaria genética, fusionándose y organizándose hacia nuevas y mayores colectividades. Pura y clara innovación y creatividad de los que debemos estar mas que orgullosos.

Dada la complejidad de las tareas anteriormente enumeradas, podemos entender el porqué de la “tardanza” en la aparición del primer organismo multicelular. Nosotros por tanto, existimos por la elaboración corporativa de comunidades compuestas de células construidas con los logros de antepasados ​​unicelulares (bottom up). La construcción de la vida de abajo a arriba sugiere una dirección evolutiva que va de lo simple (sencillo) a lo complejo. Esto, sin embargo es solo parte de la historia. A medida que los organismos multicelulares evolucionaban, ellos creaban nuevos medios para las ya existentes criaturas sencillas. Por ejemplo, la bacteria unicelular residente en el tracto digestivo de todos los animales conviven en una mutua evolución con estos huéspedes mayores a los que le proporcionan un ecosistema inóspito para ser colonizado por otros posibles organismos patógenos y produciendo ademas sustancias como las vitaminas. Las bacterias también proporcionan poderosas sustancias enzimaticas que ayudan  a “romper” moléculas para ayudar en la digestión. Por tanto parece mas que evidente que los ancestros de estos útiles microbios existieran antes que los animales, pero sus huespedes contribuyeron a su posterior evolución. Hoy sabemos que las bacterias en nuestro cuerpo tienen un rol fundamental calculándose que su peso puede oscilar en mas de 2 Kg de nuestra masa corporal, en lo que algunos científicos llegan ya a definir como un órganos mas.

Pequeñas comunidades de células, como las que tenemos en la lengua, trabajan conjuntamente como ejércitos especializados. Crean una estructura única conectada directamente con el cerebro permitiéndonos saborear todo lo que nos rodea. Los bultitos de la superficie, denominadas papilas contienen escudos de aproximadamente 50 células agrupadas.

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El coral, uno de los organismos vivos mas grandes, empieza su crecimiento a partir de un solo individuo que se ensambla en una orquesta de diferentes especies. Se inicia con pólipos individuales ensamblados en comunidades que incorporan algas que viven dentro de los pólipos. Van creciendo, desarrollando una compleja comunidad que finalmente da sentido a todo un enorme ecosistema repleto de biodiversidad. O la esponja, sin duda una de las corporaciones mas simples. Sus células funcionan como un grupo cooperativo de indivíduos. Pueden tener entre 8 y 10 tipos diferentes de células que cooperan para mantener un flujo constante de agua, atrapar alimento, crear fibras y estructuras minerales, transportar nutrientes y eliminar residuos. Debido a esta simplicidad, las esponjas se regeneran rápido. Corta en pedazos una esponja y esta se regenerara a partir de cada trozo en nuevos individuos. La Naturaleza  funciona bajo este principio fundamental.

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imagen de coral-esponja y estructura

Aplicar este Principios de Vida (PV) a escala humana no es complicado pero requiere visión. Por ejemplo las ciudades actuales crecen de una manera orgánica pero desiquilibrada y desordenada en donde los recursos no se reparten equitativamente o se invierten enormes esfuerzos donde el crecimiento no va de la mano del desarrollo.  Se requieren plataformas que emerjan desde abajo, desde la necesidad del propio ciudadano y no desde las instituciones que van atadas a lo impuesto por el cortoplacismo y miopía empresarial. De este modo surgen suburbios, zonas de exclusión social y enormes diferencias entre barrios. Las ciudades tiene que desarrollar eficiencia y sostenibilidad ante el nuevo modelo que tenemos que crear y que evolucione teniendo en cuenta la complejidad y el nuevo escenario. Mas del 70% de la población mundial viviremos en ciudades para el 2050 y la energía, el transporte, la gestión de resíduos, etc tiene que cambiar de modo radical. Las denominadas transition town, en España tenemos ya algúnos ejemplos, smart city, son casos claros que muestran el cambio hacia esa tendencia. Las empresas también están empezando a incorporar este principio como la internacional Inteface Floor (la mayor empresa de moquetas |post 8 agosto|) que ha cambiado su manera de instalar para sus clientes pasando a unidades (tac-tiles) que forman un todo modular. Además su producto pasa a ser un servicio en donde el material ha de ser longevo, reciclable, facilmente reparable (transcición de producto a servicio), bajo una perspectiva sistémica y de menos a mas respondiendo coordinadamente con el contexto cambiante. Este modelo también conocido como de enjambre ha impulsado la propia inteligencia artificial o la robótica y las telecomunicaciones en pro de la eficiencia energética como es el caso de REGEN Energy de Toronto, Canada, empresa que mediante algoritmos inspirados en las abejas, logran reducir hasta un 30% el consumo generado durante los picos de demanda energética a tiempo real y sin gastos y emisiones por tanto innecesarios. ¿La razón para un cambio?. Simple y sencilla. Funciona.

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modelo de ciudad actual (gei=gases efecto invernadero)

Dentro del campo del diseño, Bespoke Innovations de San Francisco, California, es simplemente maravillosa donde tomando la base del crecimiento célular de los huesos, de menos a mas, llegan a diseñar y customizar prótesis externas o extremidades artificiales bajo una nueva y rompedora forma de hacerlo. Como todas las estructuras vivas se construyen de menos a mas hacia una forma más grande y compleja. Los osteocitos, englobados en los osteonas y éstos formados por laminillas óseas concéntricas rodean a diminutos vasos sanguíneos y sus nervios. Al igual que los alambres en un cable de acero, estos osteonas se agrupan para lograr una fuerza mucho mayor que la de los componentes individuales y aislados. Alrededor de este hueso cortical vemos el periostio, una membrana fibrosa y delgada que sirve de anclaje a los tendones, ligamentos y nutre al hueso asistiéndole cuando requiera reparación. Está conectado con el núcleo de la médula por medio de diminutos canales llenos de vasos sanguíneos. La evolución solucionó un problema complicado: ¿Cómo hacer que las articulaciones hagan su función mientras que la parte central del hueso sigue creciendo?. La respuesta es crecer detrás de los extremos del hueso, que casi no cambian. A los 18 años edad en la que el crecimiento se para, esta placa epifisaria se osifica integrándose a la parte media del hueso, y formando una protuberancia que sobresale en ambos extremos del mismo. Simplemente genial. No te pierdas el video de Aime Mullins y sus 12 pares de piernas…!.

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imágenes de las empresas mencionadas: Regen y Bespoke

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Los Principios de la Vida

Literalmente, la biomimesis esta activando a millones de personas, desde niños en colegios, pasando por científicos en múltiples disciplinas como la física, medicina, ingeniería, biología, arquitectura, química, robótica, energía, informática, … y acabando por el mundo académico.  La busqueda de soluciones bioinspiradas no es nueva pero está siendo un motor de tracción hacia el desarrollo sostenible desde un modo disruptor, muy diferente del sistema dominante.

La comunicación de como funciona la mecánica de la Vida, no es nueva. Por solo citar algunos ejemplos ilustrados como Exploring the way Life works de M.Hoagland, B.Dodson y J.Hauck o el de The way nature works; o el manual  del gran Richard Buckminster Fuller con su Operation Manual for Spaceship Earth de 1969, época en la que ya se había celebrado el primer simposio sobre biónica por uno de sus padres modernos Schmidt y Steele en el 60, o el propio George de Mestral que ya había patentado su ubicuo y archifamoso Velcro, uno de los diseños bioinspirados que mas beneficios ha generado desde 1961 útil hasta en el espacio lunar…; o mas recientemente el propuesto desde el Biomimicry Institute Life´s Principles.

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portada del libro de B.Fuller; poster del primer certamen en biónica y dibujo de la patente del velcro

 ¿Pero que son?, ¿para que nos sirven?. Es sin duda uno de los mas importantes aspectos para comunicar, y sobre todo entender las instrucciones de la vida en la Tierra. Al observar la vida como un todo – y ver que toda la vida lo tienen en común- requiere de un cambio en la manera que solemos mirar las cosas. Debemos ver mas allá de un insecto, un pino o una flor y tener una visión, una perspectiva mas panorámica. Necesitamos pensar mas en procesos, como lo hacemos cuando pensamos en estructuras. Desde esta visión ampliada, podemos entonces ver la vida en terminos de patrones y reglas. Empleando estas reglas, la vida construye, se organiza, se comunica, recicla y se re-hace a si misma. Estos patrones funcionan desde los organismos mas pequeños y en sus partes moleculares como para los organismos mas complejos como nosotros mismos. También debemos incorporar que la vida terrestre está en constante cambio (día/noche; subidas y bajadas de marea, las estaciones,…) mediante una increiblemente compleja red interconectada de organismos independientes (desde una bacteria hasta el mayor de los rorcuales o las gigantes secuoias…). Todo parte de la luz solar y acciones como por ejemplo la fuerza de la gravedad, el agua, los ciclos que se repiten (del carbono, del nitrógenos, del fósforo, …), el dinamismo, las leyes termodinámicas, … etc influyen de manera inexorable para todos. Y esto comenzó hace mas de 3.850 millones de años atravesando glaciaciones, tsunamis, volcanes o asteroides con 5 grandes extinciones de vida entre ellas. Estos intentos de error y acierto han supuesto que el 99,9% de las especies desaparecieran. De hecho solo una décima parte del 1% de los organismos vivos han sobrevivido. Sin duda los seres que nos acompañan son maestros, genios con una elevada calidad de control sobre la vida. Nuestros antepasados en cambio se remontan a tan solo 200.000 años de antigüedad, somos pues una especie muy joven, sin experiencia.

imageLos PV de B3.8 en 2005 

Estos Principios de Vida (PV) representan un patrón encontrado en multitud de especies vivas incluidas evidentemente la humana. Nos proporcionan estrategias innovadoras, inspiradoras y creativas para lograr sobrevivir y crear un modelo diferente al actual. Ajustarnos a esas leyes resultan todo un reto de obligado cumplimiento no solo para nosotros sino también sobre las maneras de como podemos contribuir a la propia salud del sistema, de la Tierra. De este modo vemos las interconexiones entre las especies y sus hábitats. La naturaleza por tanto nos muestra la medida de los límites que no debíamos haber sobrepasado pues por primera vez en la historia de la humanidad nos hemos convertido en “hacedores” del clima, siendo capaces de alterarlo a escala global, sistémica. En la primera figura de los PV del B3.8 leemos, “la vida crea condiciones que conducen a la vida” y representa un mensaje fundamental e innegociable, no solo a la hora de diseñar sino incluso para nuestro estilo de vida actuales. Hasta la fecha es el único hogar que tenemos y debe ser morada para nuestros hijos y nietos. “La Tierra no es nuestra, nos la han dejado prestada para ellos” pues en la inmensidad del universo las condiciones vitales se muestran enormemente hostiles e imposibles.

Construir de abajo a arriba (desde lo mas pequeño); ensamblaje en cadena; organización mediante información; trabajo en ciclos, todo se recicla; cooperación mas que competencia; interconexión e interdependencia;  creación y desarrollo mediante errores; la importancia de los azúcares y del agua; variedad en la recombinación de la información; …etc son solo algunos de estos PV. En posteriores post me comprometo a profundizar sobre ellos. Algunos ya han sido tocados…

Los PV que hoy ilustro son los que desde el B3.8 han desarrollado y evolucionado en los 15 años de vida del propios instituto.  Desde la primera aproximación con la mariposa, pasando por el modelo del 2009 y 2011 ya centradas en el circulo que permanecerá constante hasta al menos hoy 2013 con la última versión. La complejidad de comunicar la trama de la Vida en un esquema para que “todos” podamos entenderlo, no es sin duda fácil y de ahí la lógica evolución de los esquemas…

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Los PV en 2009

El B 3.8 resume en 26 principios clasificados en 6 categorías, que definen las estrategias que se repiten en muchas formas vivas en la Tierra, es decir lo que funciona. Estas se convierten en valiosas metáforas a la hora de diseñar, de pensar en estrategias para organizar empresas o en como gestionar la energía. La Naturaleza ya lo ha resuelto y se trata por tanto de aprender de ella no solamente emplearla como un stock de recursos, de materiales, de domesticación de especies o mejora genética. La biomimesis nos recuerda que somos naturaleza y  que desde siempre nos hemos identificado con ella (biofilia). En la actualidad cuando tecleamos términos como “biomimicry”, “biónic”, “bioinspired” los resultados superan los 200 millones de referencias. Esto sumado a que las publicaciones científicas relacionadas superan los 3.000 anuales y las patentes con el termino bio se elevan a mas de 100/año, en un factor de incremento de 93 en los últimos 20 años, frente al 2,7 sin el término bio; viene a indicar un gran giro, una reconexión con la sabiduría procedente de la Naturaleza. No hay otro camino si lo pensamos bien. La civilización no está operando bajo las leyes naturales y por primera vez vemos peligrar nuestra propia supervivencia.

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Los PV en el 2013

Nuestra corta historia en la Tierra muestra lógicas evidencias de que como especie joven estamos cometiendo errores en el ajuste a ella. La correcta comprensión e implementación de estos PV requieren práctica. A menudo el alumno, el aprendiz se pierde, no logra conectar el pensamiento, su diseño, las repercusiones de un material en la totalidad del sistema a través de los PV. Es lógico, el pensamiento sistémico, la complejidad, la biologización, las leyes naturales, … se han olvidado y aunque se han visto en las etapas primarias educativas no se ha enseñado bien las conexiones. Es la parte mas dificil que requiere una vez mas paciencia, conexión, tutela, conocimientos, tiempo y esfuerzo.

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Los PV del B3.8 © en castellano

Otros han adecuado y customizado los PV en base a sus necesidades comunicativas. Cooperación y colaboración para un bien común…

n,m.

Gracias a Teva Guival y Blanca Gomara, alumnas de moda del curso pasado que han traducido los principios al castellano (los podeis ver en este blog).

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