Los gusanos pueden enredarse en un solo nudo gigante, solo para desenredarse rápidamente del lío apretado en milisegundos. Ahora, las matemáticas muestran cómo lo hacen.
Los investigadores estudiaron los gusanos negros de California (Lumbriculus variegatus) — gusanos delgados que pueden crecer hasta 4 pulgadas (10 centímetros) de largo — en el laboratorio, observando cómo los gusanos se entrelazaban por miles. A pesar de que los gusanos tardaron minutos en convertirse en una masa con forma de bola similar a un maraña gruñida de luces de Navidadpodrían desenredarse del revoltijo en un abrir y cerrar de ojos cuando se sintieran amenazados, según un estudio publicado el 28 de abril en la revista Ciencia (se abre en una pestaña nueva).
«Queríamos comprender la mecánica exacta detrás de cómo los gusanos cambian su dinámica de movimiento para lograr enredarse y desenredarse ultrarrápidamente», coautor del estudio. Saad Bhamla (se abre en una pestaña nueva)profesor asistente en la Escuela de Ingeniería Química y Biomolecular del Instituto de Tecnología de Georgia, dijo en un declaración (se abre en una pestaña nueva). «Además, estos no son solo filamentos típicos como cuerdas, cables de Ethernet o espaguetis: son enredos vivos y activos que están fuera de equilibrio, lo que agrega una capa fascinante a la pregunta».
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Para provocar una respuesta de escape, los investigadores dirigieron una luz ultravioleta sobre la masa de gusanos, lo que hizo que se dispersaran «explosivamente». Pero el equipo aún no entendía la mecánica de lo que estaba pasando en el centro del balón. Así que colocaron una gota de gusano vivo en gelatina no tóxica y usaron una máquina de ultrasonido para observar el fenómeno desde adentro. Después de juntar estas imágenes ultrasónicas en una película, el equipo trazó más de 46,000 puntos de datos para comprender «las matemáticas detrás de los movimientos» y creó un modelo matemático que podría ayudar a predecir la ruta de escape exacta de cada gusano, según el comunicado.
«Lo sorprendente es que estas estructuras enredadas son extremadamente complicadas», dijo el autor principal Vishal Patil (se abre en una pestaña nueva), exestudiante de posgrado en Georgia Tech que ahora es becario postdoctoral en bioingeniería en la Universidad de Stanford, en el comunicado. «Son estructuras desordenadas y complejas, pero estas estructuras de gusanos vivos pueden manipular estos nudos para funciones cruciales».
El modelo predijo que cada gusano se entretejería con al menos otros dos y luego usaría «movimientos de ondas helicoidales», básicamente, girando sus cuerpos como sacacorchos, cuando necesitaran desenredarse. Aunque los científicos ya sabían que los gusanos se movían de esta manera, el nuevo estudio muestra por qué usan estos movimientos rápidos, según el comunicado.
Este estudio es la primera teoría matemática conocida del enredo y desenredado activo, y los investigadores creen que podría aplicarse en otros lugares.
«Imagínese un material suave, no tejido, hecho de millones de filamentos similares a hilos que pueden enredarse y desenredarse a voluntad, formando un vendaje adhesivo inteligente que cambia de forma a medida que sana una herida, o un material de filtración inteligente que altera la topología de los poros para atrapar partículas de diferentes tamaños. o propiedades químicas», dijo Bhamla en el comunicado. «Las posibilidades son infinitas.»
