Embriones de estrellas de mar se agrupan en un «cristal viviente» en forma de panal de abejas

Embriones de estrellas de mar se agrupan en un «cristal viviente» en forma de panal de abejas

El mecanismo descubierto podría permitir en el futuro el desarrollo de un enjambre de robots que puedan interactuar entre sí

Los científicos han observado que cuando múltiples embriones de estrellas de mar giran hacia la superficie del agua, gravitan entre sí y se ensamblan espontáneamente en una estructura cristalina sorprendentemente organizada. La formación creada recuerda a la estructura de los panales de abejas.

Investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), en Estados Unidos, han comprobado que los embriones de estrellas de mar presentan un sorprendente comportamiento espontáneo de organización, que los lleva a acoplarse en determinadas situaciones y conformar una estructura cristalina. Esta característica podría ser empleada para diseñar enjambres robóticos autoensamblables.

Un cristal viviente colectivo

Además de crear una estructura casi perfecta que se asemeja a un panal de abejas, una característica especialmente llamativa es que el «cristal viviente» colectivo puede exhibir una elasticidad extraña, una propiedad que permite el giro de unidades individuales, en este caso los embriones, desencadenando al mismo tiempo ondas mucho más grandes en toda la estructura. Esta función también podría tener un gran impacto en las tecnologías robóticas. 

Son conocidos los movimientos espontáneos de agrupamiento en los seres vivos, como por ejemplo sucede en las bandadas de pájaros cuando realizan extensos viajes. También se han descubierto agrupamientos espontáneos en neuronas y en organismos simples, demostrando que la vida parece tener su propia dinámica autosuficiente. De esta forma, uno de los grandes desafíos de la robótica es replicar este comportamiento natural en las máquinas.

Girar en conjunto

Ahora, los investigadores han comprobado que esta configuración de cristal ondulante que crean los embriones puede persistir durante períodos de tiempo relativamente largos, antes de disolverse a medida que maduran los embriones individuales. Los científicos creen que existen razones aún desconocidas detrás de este comportamiento: podría tener alguna motivación específica, de la misma forma que las bandadas de pájaros se reorganizan y cambian para escapar de los depredadores. 

De acuerdo a una nota de prensa, las ondas espontáneas y duraderas pueden ser el resultado de interacciones entre los embriones individuales, que giran unos contra otros como engranajes entrelazados. Con miles de engranajes girando al formar cristales, la repetición de los giros individuales podría derivar en un movimiento colectivo más grande en toda la estructura. Según indican en el nuevo estudio, publicado recientemente en la revista Nature, se trata de un principio de diseño natural que podría tener múltiples aplicaciones. 

Un descubrimiento fortuito

A futuro, los científicos buscarán determinar si otros organismos, como por ejemplo los erizos de mar, exhiben un comportamiento cristalino similar. Al mismo tiempo, están explorando cómo esta estructura de autoensamblaje podría replicarse en sistemas robóticos, para crear un enjambre de robots que pueda cumplir una función útil en el medio ambiente, con la ventaja que supone el trabajo en conjunto para este tipo de estructuras. 

Vale destacar que las estrellas de mar son uno de los sistemas modelo más antiguos para estudiar la biología del desarrollo, porque presentan células grandes y son transparentes. Sin embargo, el descubrimiento fue fortuito: los especialistas estaban observando cómo nadan los embriones a medida que maduran. En un momento, uno de los científicos apreció que mientras los embriones nadaban hacia la superficie, continuaban girando uno hacia el otro y, poco a poco, comenzaban a ensamblarse hasta conformar una estructura cristalina casi perfecta.

Referencia

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Odd dynamics of living chiral crystals. Tan, T.H., Mietke, A., Li, J. et al. Nature (2022). DOI:https://doi.org/10.1038/s41586-022-04889-6