En el cambiante campo de la robótica, dos ejemplos intrigantes demuestran la convergencia entre la biología y la ingeniería. Uno de ellos es un robot con ruedas que se desliza suavemente por el suelo, mientras que el otro es un robot de forma suave y estrellada que se mueve con pasos deliberados, aunque algo torpes, al flexionar sus cinco extremidades.
A primera vista, estos robots pueden parecer rudimentarios, especialmente porque funcionan con electricidad convencional suministrada a través de enchufes estándar o baterías. Sin embargo, la verdadera innovación no radica en su movimiento o fuente de energía, sino en lo que los controla: un organismo vivo, específicamente la seta pleuroto.
Estos robots no son impulsados por métodos tradicionales.electrónicoEn lugar de circuitos o algoritmos de software. En cambio, están guiados por los procesos biológicos del micelio del hongo, la red de hilos parecidos a raíces que crecen y se extienden de forma natural a través del sustrato. Integrando el micelio en el hardware de los robots, el equipo de investigación de la Universidad de Cornell ha desarrollado un nuevo sistema biohíbrido. Este sistema aprovecha las señales eléctricas generadas por el hongo, así como su sensibilidad inherente a estímulos ambientales como la luz, para controlar los movimientos y respuestas de los robots.
El micelio actúa como una unidad sensorial y de procesamiento, permitiendo que los robots interactúen con su entorno de una manera fundamentalmente diferente a las máquinas convencionales. Este enfoque en robótica es parte de un campo de vanguardia conocido como robótica biohíbrida. En esta disciplina, los científicos buscan combinar materiales biológicos—desde células de plantas y animales hasta organismos enteros como insectos—con componentes sintéticos para crear entidades que son parte vivas y parte mecánicas. Estos biohíbridos poseen el potencial de aprovechar las propiedades adaptativas, responsivas y auto-reparadoras de sistemas vivos, combinadas con la precisión y durabilidad.ingenieríaestructuras.
Si bien los robots biohíbridos aún se encuentran en la fase experimental y en gran medida restringidos a entornos de laboratorio, las posibilidades que representan son vastas y variadas. Los investigadores imaginan futuras aplicaciones en las que los robots biohíbridos podrían operar en entornos y llevar a cabo tareas que resultan desafiantes para los sistemas puramente mecánicos.
Por ejemplo, las medusas robóticas podrían ser desplegadas para explorar las profundidades de los océanos, los robots impulsados por espermatozoides podrían revolucionar los tratamientos de fertilidad, y las cucarachas cíborg podrían ser utilizadas algún día para localizar sobrevivientes atrapados en los escombros que siguen a un terremoto. Estas posibles aplicaciones destacan las capacidades únicas de los robots biohíbridos, los cuales combinan la adaptabilidad de los organismos vivos con la precisión de la tecnología diseñada.
Las partes – Hongo y máquina
El equipo de investigación se embarcó en este proyecto innovador cultivando primero Pleurotus eryngii, comúnmente conocido como hongos rey ostra, utilizando un kit de cultivo fácilmente disponible. Esta especie fue seleccionada específicamente debido a sus robustas características de crecimiento; es conocida por su facilidad de cultivo y desarrollo rápido, lo que la convierte en un candidato ideal para aplicaciones experimentales en sistemas biohibridos.
El enfoque de la investigación estaba en el micelio del hongo, las intrincadas estructuras filamentosas que forman la parte vegetativa del hongo. Estas redes miceliares son notables por su capacidad para realizar varias funciones clave que generalmente se asocian con las redes neuronales biológicas. Según el estudio, el micelio puede detectar cambios ambientales, comunicar señales dentro de la red y transportar nutrientes a través de su estructura. Estas capacidades son algo análogas a las funciones de las neuronas en un cerebro, aunque a una escala y con mecanismos subyacentes diferentes.
Sin embargo, es importante aclarar que el término “shroom bots” podría ser engañoso en este contexto. El hongo en sí es simplemente la estructura reproductiva, o cuerpo fructífero, del hongo. En este caso, elrobotsno son impulsados por el hongo en sí, sino por el micelio, la red similar a raíces que actúa como el organismo principal. Esta distinción es crucial, ya que el micelio es el componente responsable de la actividad bioeléctrica que permite al robot percibir y responder a su entorno.
Al integrar estas redes miceliares vivas en los sistemas robóticos, los investigadores han creado efectivamente una nueva clase de robots biohíbridos. Estos robots no son solo dispositivos mecánicos sino que son en parte sistemas vivos, capaces de interactuar con su entorno de una manera fundamentalmente diferente a los robots tradicionales. Este trabajo pionero sienta las bases para futuros avances en robótica biohíbrida, donde los organismos vivos y los componentes sintéticos se combinan para crear sistemas con capacidades únicas derivadas biológicamente.
El micelio, la red similar a raíces de hilos fúngicos, es capaz de generar pequeñas señales eléctricas a medida que crece e interactúa con su entorno. Esto se debe al movimiento de iones y cambios en las propiedades eléctricas de la red micelial, que pueden crear potenciales eléctricos mínimos. Investigadores han descubierto que estas señales eléctricas pueden ser aprovechadas al conectar electrodos al micelio.
De esta forma, la actividad bioeléctrica natural del micelio se puede monitorear y utilizar para controlar varias tecnologías, incluidos los robots biohíbridos. La capacidad de integrar estas señales biológicas con sistemas electrónicos abre nuevas posibilidades para crear interfaces de control vivas y receptivas, y aplicaciones innovadoras en campos como la robótica y el monitoreo ambiental.
Mishra desarrolló una interfaz eléctrica avanzada capaz de capturar con precisión la actividad eléctrica cruda de las micelias, que son las estructuras similares a raíces del hongo. Esta interfaz luego traduce estas señales eléctricas en datos digitales que pueden controlar los actuadores o partes móviles del robot. Como resultado, los robots podían caminar y rodar en reacción a los impulsos eléctricos producidos por las micelias. Además, cuando Mishra y su equipo expusieron los robots a la luz ultravioleta, los robots cambiaron sus patrones de movimiento y dirección. Esto demostró su capacidad para adaptar su comportamiento en respuesta a estímulos ambientales, demostrando la efectividad de integrar elementos biológicos con sistemas robóticos.
