Durante mucho tiempo, la ciencia de materiales ha buscado desarrollar los llamados metamateriales, estructuras cuyas propiedades dependen de su diseño geométrico interno más que del material en sí. Se creía que lograr una sofisticación geométrica así era un logro exclusivamente humano, pero la naturaleza ha demostrado que lleva millones de años de ventaja.
Un equipo científico internacional, cuyos resultados aparecen en la revista Nature Communications, ha documentado por primera vez la presencia de un metamaterial natural programable dentro de un organismo vivo. La protagonista es la Drosophila melanogaster, conocida como mosca del vinagre o de la fruta, un modelo biológico ampliamente utilizado en investigación.
Este estudio destaca por su carácter multidisciplinario y la colaboración global que lo hizo posible. El trabajo fue liderado por laboratorios de la Universidad de Sevilla y el Instituto de Biomedicina de Sevilla (IBiS), en estrecha cooperación con el Laboratory for Molecular Cell Biology del University College London (UCL) y el Centro Andaluz de Biología del Desarrollo (CABD).
Un plano arquitectónico en miniatura
Para entender el alcance del hallazgo, hay que observar el desarrollo del ojo de la mosca. Durante la fase de pupa, las células de la retina no se organizan al azar, sino que forman una malla bidimensional de células interconectadas con forma de triángulos. Lo notable es que estos triángulos no tienen un tamaño uniforme, sino que varían estratégicamente creando un gradiente según la región anatómica.
Esta red celular microscópica actúa como un metamaterial artificial. Su patrón geométrico en 2D contiene instrucciones de plegado precisas. Cuando el insecto experimenta un aumento de presión hidrostática interna, generada por la contracción de sus músculos abdominales (similar a inflar un globo de agua), la malla se deforma.
Al hacerlo, la malla bidimensional sigue su patrón preestablecido y adopta automáticamente la curvatura tridimensional (3D) exacta que el ojo necesita para que la mosca adulta vea correctamente, según explica la Universidad de Sevilla. Juan Garrido García, primer autor del estudio, señala:
“Es fascinante ver cómo la naturaleza no solo utiliza la biología para dar forma a los órganos, sino que emplea principios de ingeniería avanzada”.
La supervivencia de la mosca depende de estas variaciones microscópicas en la curvatura de su ojo. Esta malla asimétrica resuelve un reto óptico vital, al pasar de un plano arquitectónico en 2D que predetermina su forma final en 3D. Garrido García explica que “este plano permite que el ojo de la mosca tenga zonas más planas, con mayor agudeza visual (para identificar frutas, su fuente de alimento, o encontrar pareja), y otras más curvas, de menor resolución, pero con visión panorámica para detectar depredadores”.
Todo este control milimétrico ocurre en un órgano diminuto, de aproximadamente 0,5 milímetros de diámetro. “Una vez más, la biología nos sorprende utilizando desde hace millones de años mecanismos que para nosotros representan la vanguardia tecnológica”.
¿Qué supone esto para la medicina moderna?
Las implicaciones de esta investigación pionera van más allá de la biología evolutiva o la entomología, y prometen marcar un antes y un después en la medicina futura. Al descifrar cómo la naturaleza programa la arquitectura de un tejido vivo sin necesidad de moldes externos rígidos, los científicos han sentado las bases de la morfogénesis sintética.
En los próximos años, aplicar este principio biomimético a los cultivos celulares revolucionará la bioingeniería clínica. Los médicos y científicos podrán cultivar tejidos vivos u órganos artificiales programables que, al ser implantados, desplegarán su forma anatómica definitiva con precisión sin precedentes. Esta nueva frontera eliminaría la dependencia de injertos sintéticos no biológicos, imitando la milenaria sabiduría estructural que se esconde en el ojo de una simple mosca.
Fuente: Infobae
