Imitar a los insectos para repeler el polvo

¿Por qué no se les mete nada en el ojo a las moscas? Puede parecer una pregunta tonta pero es difícil de responder. Muchos animales poseen mecanismos para proteger y limpiar sus ojos de estas partículas externas, como los párpados o el lagrimeo continuo de los mamíferos. Pero las moscas y otros insectos parecen no necesitarlo, y exponen sus grandes ojos múltiples al exterior tranquilamente.

Aunque parezca mentira, los científicos encontraron la explicación solo hace diez años, cuando pudieron ver los ojos de la mosca bajo un microscopio electrónico de alta precisión. Solo así lograron descubrir que la superficie de estos ojos tiene una protección especial contra el polvo y patógenos. Y lo que es más importante, según un reciente artículo publicado en la revista Nature, es posible aprovechar esta capa para proteger nuestra tecnología y obras de arte.

Tocar y no tocar

La superficie del ojo de la mosca parece lisa si se mira con un microscopio convencional, pero si aumentamos la resolución lo suficiente, veremos su forma real: una superficie rugosa, llena de bultos del diámetro de unos pocos átomos.

Esos bultos son realmente el extremo de una proteína llamada retinina, y se forman en presencia de cera corneal, un tipo de grasa presente en el ojo de algunos insectos. Cuando ambas moléculas se combinan, las proteínas de retinina sobresalen hacia afuera de manera organizada, formando el mar de bultos que se observa al microscopio. Una distribución que no deja ningún hueco libre, pero que deja pasar la luz para que incida en el interior del ojo.

Esa distribución es el motivo por el cual nada se puede adherir al ojo de la mosca. Para que una partícula de polvo o una bacteria se enganche al ojo, es necesario que tenga una buena superficie de contacto que sea suficientemente plana. De este modo, podrá anclarse lo suficiente como para permanecer ahí.

Los bultos en el ojo de la mosca reducen mucho la superficie de contacto. Las bacterias y partículas solo podrán tocar el extremo de estos bultos y no la superficie entera, por lo que no llegan a adherirse y se desprenden con facilidad. Les es tan difícil como para nosotros tumbarnos en una cama de clavos.

Ahora que conocemos esta protección en los ojos de algunos insectos, podemos dar un paso más y preguntarnos algo más pragmático: ¿Es posible fabricar algo que haga lo mismo? Esa es la pregunta que ha respondido un equipo de investigadores rusos y suizos, y para ello no han necesitado crear ningún material desde cero, sino que han aprovechado las mismas moléculas de los insectos.

Recetas de mosca

Alan Turing es conocido como uno de los precursores de la informática moderna, pero sus investigaciones cubrían más campos. En 1952, diseñó una serie de modelos matemáticos que permitían predecir los patrones que se forman cuando dos compuestos químicos reaccionan entre sí mientras se mezclan. Estos patrones se podían ver en la naturaleza, como en las escamas de los peces o las rayas de las cebras, por lo que Turing sugirió que los patrones de los animales debían surgir de manera espontánea gracias a este tipo de reacciones.

Entre esos patrones se encontraba el mar de bultos del ojo de la mosca. Los investigadores se dieron cuenta de que usando las ecuaciones de Turing era posible deducir qué proporciones exactas de retinina y cera debían mezclarse para formar ese mar de bultos.

Y lo que era más importante, la estructura se formaría como una reacción química. Ya no necesitamos el ojo de la mosca, sino que se puede preparar como una receta de cocina y esparcir la mezcla sobre una superficie. Así, tendríamos nuestra capa protectora contra polvo y patógenos idéntica a la de la mosca.

Hay ciertas limitaciones a este truco. Si usamos los componentes del ojo de la mosca, la capa siempre será transparente y no se adherirá a todas las superficies, solo a metales y vidrio. Por ese motivo, el mismo equipo de investigación está en la búsqueda de moléculas que actúen como pegamento y permitan unirse la capa a cualquier material.

También están experimentando con diferentes mutaciones de la retinina. Algunas de las versiones modificadas de esta proteína pueden tener diferentes tamaños o reflejar varios colores. Esto nos permite crear diferentes capas con propiedades diferentes, generando bultos más o menos grandes, o de un color específico.

Es factible llevar a cambio el proceso a nivel industrial. La generación de grandes cantidades de proteínas y lípidos puede ser llevada a cabo por reactores bioquímicos, con un coste mucho menor del que supondría crear nuevos compuestos químicos desde cero. Además, la película de protección es completamente biodegradable y respetuosa con el medio ambiente, ya que hablamos de proteínas y lípidos fáciles de encontrar en muchos seres vivos.

Si todos estos avances funcionan, las posibles aplicaciones son innumerables. Por ejemplo, sería posible crear resinas protectoras para evitar que el polvo entre en contacto con antiguos lienzos. O recubrimientos para tecnologías delicadas y de alta precisión, que eviten que se ensucien y empiecen a fallar.

También se plantea su uso en medicina. Hay que tener en cuenta que esta película evita que ningún patógeno se adhiera a ella, por lo que el material que cubramos estaría continuamente esterilizado. Esto permitiría fabricar materiales de cirugía más seguros, o dispositivos médicos como marcapasos que pueden ser insertados con la seguridad de que no actúe como una fuente externa de bacterias y virus.

La moraleja es que no debemos subestimar ninguna pregunta sobre la naturaleza, ya que puede dar lugar a nuevas tecnologías. Nuestra duda sobre los ojos de las moscas nos ha llevado a una serie de revelaciones importantes, y en el futuro puede significar lograr el gran sueño del mundo moderno: muebles en los que no se pueda acumular el polvo.

QUE NO TE LA CUELEN:

• Los reactores bioquímicos generan grandes cantidades de proteína mediante organismos transgénicos, normalmente levaduras. Estas levaduras crecen y se multiplican, secretando mientras la proteína deseada. Comparado con una industria química de varias reacciones anidadas, puede tener un coste de producción menor y con menos impurezas.
• Al comienzo, la función de la retinina en moscas era un misterio. Se encontraba en el ojo, pero cuando se anula el gen asociado a esta proteína en moscas, el ojo que se formaba era normal y podían ver correctamente. Fue solo más adelante cuando se comprobó que lo que sucedía era que perdían esta capa protectora adicional.

REFERENCIAS:

• Kryuchkov, Mikhail, et al. “Reverse and Forward Engineering of Drosophila Corneal Nanocoatings.” Nature, vol. 585, no. 7825, Nature Research, Sept. 2020