Por el Dr. Elio M Rivera
Imagine colocar la palma de la mano contra una pared completamente lisa e intentar sostener todo el peso de su cuerpo sin utilizar pegamento, garras, ventosas ni ninguna otra ayuda. Para nosotros sería imposible. Sin embargo, un pequeño reptil puede subir verticalmente por ciertas superficies, detenerse allí y después continuar hasta desplazarse por un techo con una facilidad sorprendente.
Ese animal es el geicko.
Existen más de mil especies de geckos distribuidas principalmente en regiones cálidas del planeta. Algunas viven sobre árboles, otras entre rocas y muchas han aprendido a desenvolverse cerca de construcciones humanas. Aunque existe una enorme diversidad dentro de este grupo, determinadas especies poseen una de las capacidades de adhesión más fascinantes conocidas en los vertebrados.
El secreto no se encuentra en una sustancia pegajosa.
Está escondido debajo de sus dedos.
El gecko, una maravilla microscópica debajo de sus patas
La Biblia invita repetidamente al ser humano a prestar atención incluso a las criaturas pequeñas:
“Ve a la hormiga, oh perezoso, mira sus caminos, y sé sabio.”
(Proverbios 6:6)
El principio resulta interesante cuando observamos al gecko. Una criatura pequeña puede enseñarnos enormes lecciones acerca de física, estructura y movimiento.
Durante mucho tiempo se intentó comprender cómo conseguía adherirse a superficies aparentemente lisas. Se propusieron diferentes explicaciones: pequeñas ventosas, sustancias pegajosas o algún mecanismo basado únicamente en garras.
La respuesta resultó ser mucho más extraordinaria.
Lo que parece una pata lisa no lo es
Si observamos los dedos de determinadas especies de gecko a simple vista, podemos distinguir unas estructuras semejantes a pequeñas láminas.
Pero necesitamos aumentar considerablemente la imagen para descubrir lo que realmente ocurre.
Estas regiones están cubiertas por enormes cantidades de estructuras microscópicas semejantes a pelos llamadas setas.
Cada una es extremadamente pequeña.
Y todavía no hemos llegado al final.
Una estructura que continúa dividiéndose
Las setas se ramifican en terminaciones todavía más diminutas conocidas como espátulas.
Estas estructuras alcanzan dimensiones nanométricas.
El resultado es una superficie formada por una enorme cantidad de puntos microscópicos capaces de establecer contacto extremadamente cercano con aquello sobre lo que camina el animal.
La pata que nosotros vemos como una sola estructura es, en realidad, un sistema jerárquico.
Dedos.
Láminas.
Setas.
Espátulas.
Cada nivel permite aumentar la superficie efectiva de contacto.
No utiliza pegamento
Una de las primeras preguntas que surgen es evidente: si el gecko puede quedarse adherido a una pared, ¿produce alguna sustancia pegajosa?
En las especies con este sistema, la respuesta principal es no.
La adhesión depende en gran medida de interacciones físicas conocidas como fuerzas de van der Waals.
Estas fuerzas aparecen debido a interacciones entre moléculas cuando se encuentran extremadamente próximas.
Individualmente son débiles.
Pero aquí aparece la clave.
El gecko posee millones de diminutos puntos capaces de aproximarse extraordinariamente a una superficie. Cuando una enorme cantidad de interacciones débiles actúa simultáneamente, el efecto combinado puede producir una adhesión considerable.
Millones de fuerzas pequeñas producen un gran resultado
Este principio resulta fascinante porque demuestra cómo una estructura microscópica puede producir consecuencias visibles a escala mucho mayor.
Una sola seta no podría sostener al animal.
Una sola espátula mucho menos.
Pero millones trabajando simultáneamente cambian completamente el resultado.
El peso se distribuye entre una enorme cantidad de puntos de contacto.
Lo pequeño, multiplicado y organizado, puede producir algo extraordinario.
Pero pegarse es solamente la mitad del problema
Supongamos que conseguimos construir una superficie tan adhesiva que puede sostener nuestro cuerpo sobre una pared.
Inmediatamente aparecería otra dificultad.
¿Cómo nos desprenderíamos para dar el siguiente paso?
Una pata permanentemente pegada sería inútil para caminar.
El gecko necesita realizar dos acciones aparentemente contradictorias: adherirse con suficiente fuerza para sostenerse y liberarse casi instantáneamente cuando desea moverse.
La solución depende de la orientación de las estructuras microscópicas.
Adhesión que puede encenderse y apagarse mecánicamente
Las setas no están distribuidas de cualquier manera. Poseen una orientación determinada.
Al colocar los dedos sobre una superficie y aplicar fuerzas en ciertos ángulos, aumenta el contacto de las estructuras microscópicas y se produce una fuerte adhesión.
Cuando modifica el ángulo de los dedos, el contacto disminuye y la pata puede desprenderse.
El gecko no necesita secretar un pegamento y después disolverlo.
Controla la adhesión mediante movimiento.
Esto permite activar y desactivar el sistema en fracciones de segundo mientras corre.
Caminar boca abajo
La capacidad alcanza su expresión más impresionante cuando el animal se desplaza por un techo.
En ese momento, prácticamente todo su peso tira en dirección contraria a la superficie.
Cada pata debe adherirse, soportar una parte de la carga y posteriormente liberarse en el momento preciso.
El movimiento requiere coordinación entre extremidades, sistema nervioso y mecanismos de adhesión.
Si todas las patas se desprendieran simultáneamente, el animal caería.
Por eso, el patrón de locomoción distribuye continuamente el apoyo.
La gravedad sigue funcionando
Puede parecer que el gecko desafía la gravedad.
No lo hace.
La gravedad actúa sobre él exactamente como sobre cualquier otro objeto.
Lo que posee es un sistema capaz de generar suficiente fuerza de adhesión para contrarrestar temporalmente su peso.
Este detalle resulta importante porque convierte algo aparentemente misterioso en un magnífico ejemplo de cómo los principios físicos pueden aprovecharse mediante estructuras biológicas.
Una capacidad que depende de la limpieza
Si una superficie adhesiva tan compleja quedara cubierta rápidamente de polvo, perdería gran parte de su utilidad.
Sin embargo, las patas de algunos geckos poseen cierto grado de autolimpieza durante la locomoción.
El movimiento repetido y las diferencias entre las fuerzas que mantienen determinadas partículas adheridas a la pata y aquellas que las mantienen sobre la superficie pueden favorecer su eliminación.
Esto permite conservar funcionalidad sin que el animal tenga que detenerse continuamente a limpiar cada una de sus estructuras microscópicas.
No todos los geckos utilizan el mismo sistema
Es importante señalar que no todas las especies poseen almohadillas adhesivas idénticas.
La familia de los geckos es muy diversa. Algunas especies están especializadas para trepar, mientras otras viven principalmente sobre el suelo y utilizan estrategias diferentes.
Incluso entre aquellas capaces de adherirse existen variaciones en la forma y organización de las estructuras de los dedos.
La diversidad muestra diferentes soluciones relacionadas con los ambientes donde vive cada especie.
Pies capaces de trabajar sobre diferentes materiales
En la naturaleza, un gecko no encuentra paredes de laboratorio perfectamente limpias.
Se desplaza sobre hojas, troncos, rocas y otras superficies con texturas muy variadas.
La flexibilidad de las setas permite que enormes cantidades de terminaciones se adapten a pequeñas irregularidades.
Esta capacidad aumenta el contacto real.
Una estructura rígida tocaría solamente los puntos más elevados. Millones de elementos flexibles pueden aproximarse a una superficie mucho más compleja.
Los ingenieros comenzaron a observar
Cuando los científicos comprendieron mejor el funcionamiento de las patas del gecko apareció una pregunta inevitable:
¿Podríamos fabricar algo semejante?
La investigación inspirada en este reptil ha contribuido al desarrollo experimental de adhesivos secos, materiales reutilizables, dispositivos robóticos y sistemas capaces de sujetarse a diferentes superficies.
Este campo forma parte de lo que se conoce como biomimética o biomímesis: estudiar soluciones presentes en los seres vivos para inspirar nuevas tecnologías.
En lugar de comenzar únicamente desde una hoja en blanco, los investigadores observan aquello que ya funciona en la naturaleza.
Robots que intentan caminar como un gecko
Uno de los campos donde esta inspiración resulta especialmente atractiva es la robótica.
Un robot capaz de adherirse a paredes podría utilizarse para inspeccionar edificios, puentes, instalaciones industriales o lugares peligrosos para los seres humanos.
Los investigadores han desarrollado materiales sintéticos con microestructuras inspiradas en las setas de los geckos.
Reproducir el principio no resulta sencillo.
La pata natural combina dimensiones microscópicas, flexibilidad, orientación, resistencia y control dinámico dentro de una estructura que además debe soportar miles de ciclos de uso.
Una cola que también puede salvarle la vida
Las patas no constituyen la única característica fascinante de estos reptiles.
Muchas especies pueden desprender voluntariamente parte de la cola cuando son atacadas por un depredador. Este fenómeno se conoce como autotomía caudal.
La cola separada puede continuar moviéndose durante un tiempo, desviando la atención del atacante mientras el animal escapa.
Posteriormente puede crecer una nueva estructura.
La regeneración no produce necesariamente una copia perfecta de la cola original, pero permite recuperar parte de su función.
Perder una parte para conservar la vida
La autotomía representa una estrategia sorprendente.
Una parte del cuerpo puede sacrificarse cuando conservarla pondría en peligro al organismo completo.
Existen zonas anatómicas preparadas para permitir la separación, mientras mecanismos fisiológicos ayudan a limitar la pérdida de sangre.
Después comienza un proceso de reparación y regeneración.
La capacidad ha despertado gran interés científico porque comprender cómo determinados animales regeneran tejidos podría aportar información importante sobre los mecanismos celulares de reparación.
Un reptil que también puede comunicarse mediante sonidos
A diferencia de muchas otras lagartijas, numerosas especies de gecko producen vocalizaciones.
Pueden emitir chirridos, llamadas y otros sonidos utilizados en interacciones territoriales, reproductivas o defensivas.
Esto añade otra dimensión a un animal que normalmente asociamos con movimientos silenciosos sobre paredes.
Sus relaciones no dependen únicamente de señales visuales o químicas.
Los ojos de la noche
Muchas especies son nocturnas y poseen sistemas visuales preparados para trabajar bajo niveles reducidos de iluminación.
Los ojos pueden ser proporcionalmente grandes y las pupilas presentan características que regulan la cantidad de luz que alcanza la retina.
Algunas investigaciones han mostrado capacidades visuales sorprendentes bajo condiciones donde la visión humana del color se vuelve muy limitada.
Una criatura activa durante la noche necesita obtener información en circunstancias completamente diferentes de aquellas que enfrentamos durante el día.
Patas, ojos, cola y cerebro trabajando juntos
La adhesión sería inútil sin un sistema nervioso capaz de controlar cada paso.
Mientras el gecko corre verticalmente, el cerebro debe coordinar el movimiento de las extremidades, modificar los ángulos de los dedos y mantener el equilibrio.
Los ojos proporcionan información acerca del camino.
La cola puede contribuir a la estabilidad en determinadas situaciones.
Los músculos posicionan cada pata.
Finalmente, millones de estructuras microscópicas realizan el contacto físico con la superficie.
Lo que vemos como un pequeño reptil corriendo por una pared es el resultado de todos estos sistemas funcionando simultáneamente.
Una maravilla que nuestros ojos no pueden apreciar
Si observamos un gecko desde cierta distancia, nunca podremos descubrir el secreto de sus patas.
Necesitamos un microscopio.
Y cuando aumentamos la imagen encontramos un principio que aparece repetidamente en el estudio de la naturaleza: muchas de las estructuras más impresionantes permanecen escondidas porque son demasiado pequeñas para nuestros ojos.
El salmista escribió:
“Grandes son las obras de Jehová, buscadas de todos los que las quieren.”
(Salmo 111:2)
La ciencia nos proporciona herramientas para realizar precisamente esa búsqueda.
Podemos observar una pata, ampliar su imagen, descubrir las setas, estudiar sus ramificaciones y finalmente analizar las fuerzas físicas que permiten la adhesión.
Cada nivel revela algo que el anterior no permitía ver.
Cuando lo diminuto produce algo extraordinario
La Biblia no pretende explicar las fuerzas intermoleculares ni describir estructuras nanométricas. Estas preguntas corresponden a la física, la zoología, la biomecánica y la ciencia de materiales.
Las Escrituras nos invitan a contemplar la creación y reconocer la sabiduría presente en ella:
“¡Cuán innumerables son tus obras, oh Jehová! Hiciste todas ellas con sabiduría; la tierra está llena de tus beneficios.”
(Salmo 104:24)
El gecko constituye un magnífico ejemplo.
No posee ventosas. No necesita cubrir sus patas con pegamento. Tampoco desafía las leyes de la física.
Hace algo mucho más interesante: utiliza esas mismas leyes mediante una estructura organizada a una escala que nuestros ojos no pueden observar directamente.
Millones de diminutas terminaciones se aproximan a una superficie. Interacciones individualmente débiles actúan conjuntamente. El ángulo de los dedos controla la adhesión y, en el momento apropiado, la pata se libera para comenzar un nuevo paso.
Desde la perspectiva bíblica, esta extraordinaria combinación de estructura y física constituye otra oportunidad para contemplar la sabiduría del Creador.
Referencias
Escrituras consultadas
- Génesis 1:24-25.
- Job 12:7-10.
- Salmo 104:24.
- Salmo 111:2.
- Proverbios 6:6.
- Proverbios 30:24-28.
Bibliografía científica
- Autumn, K. y colaboradores. Estudios sobre mecanismos de adhesión en las patas de los geckos.
- Russell, A. P. Investigaciones sobre anatomía funcional y evolución del sistema adhesivo de geckos.
- Higham, T. E. y colaboradores. Estudios sobre locomoción y biomecánica en geckos.
- Kardong, K. V. Vertebrates: Comparative Anatomy, Function, Evolution. McGraw-Hill.
- Campbell, N. A. et al. Campbell Biology. Pearson.
Investigación científica especializada
- Autumn, K. et al. Evidence for van der Waals adhesion in gecko setae. Investigaciones experimentales sobre las fuerzas físicas implicadas en la adhesión.
- Autumn, K. y colaboradores. Estudios sobre orientación de las setas y control de adhesión y desprendimiento.
- Hansen, W. R. & Autumn, K. Investigaciones sobre propiedades autolimpiantes del sistema adhesivo.
- Russell, A. P. y colaboradores. Estudios sobre morfología de las almohadillas digitales y diversidad funcional entre especies.
- Higham, T. E. y colaboradores. Investigaciones sobre locomoción vertical, estabilidad y rendimiento biomecánico.
- Estudios de biología regenerativa sobre autotomía y regeneración de la cola en lagartijas y geckos.
Organizaciones y recursos científicos
- Smithsonian’s National Zoo and Conservation Biology Institute. Recursos sobre reptiles, anatomía y comportamiento.
- International Union for Conservation of Nature (IUCN). Información sobre distribución y conservación de especies de geckos.
- San Diego Zoo Wildlife Alliance. Información zoológica sobre diversidad, comportamiento y adaptaciones de geckos.
- American Museum of Natural History. Recursos científicos sobre reptiles y diversidad biológica.
- University of California, Berkeley. Investigaciones sobre biomecánica, adhesión y locomoción inspirada en geckos.
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