Investigadores han captado una vista sin precedentes de las plumas del ganga, un ave que habita en el desierto, según informa Futurity.
Mediante microscopios de alta resolución y tecnología 3D, han logrado mostrar la arquitectura singular de las plumas de los gangas, revelando por primera vez cómo pueden retener tanta agua.
El equipo espera que sus hallazgos sustenten futuros diseños de ingeniería que requieran una absorción controlada, una retención segura y una liberación sencilla de líquidos.
Las posibles aplicaciones incluyen botellas de agua y redes para recolectar y retener agua de la niebla y el rocío en regiones desérticas.
Un primerísimo plano extremo de las plumas de un ave con una capacidad sorprendente para retener agua mientras vuela podría inspirar la próxima generación de materiales absorbentes.
Con microscopios de alta resolución y tecnología 3D, los investigadores captaron una vista sin precedentes de las plumas del ganga, un ave que habita en el desierto, mostrando la arquitectura singular de sus plumas y revelando por primera vez cómo pueden retener tanta agua.
«Es sumamente fascinante ver cómo la naturaleza logró crear estructuras tan perfectamente eficientes para captar y retener agua», afirma el coautor Jochen Mueller, profesor adjunto del departamento de ingeniería civil y de sistemas de la Universidad Johns Hopkins, especializado en materiales inteligentes y diseño. «Desde una perspectiva de ingeniería, creemos que los hallazgos podrían dar lugar a nuevas creaciones de inspiración biológica».
Los gangas que habitan en los desiertos africanos suelen anidar a unas 20 millas de los abrevaderos para mantenerse a salvo de los depredadores. Para llevar agua a sus polluelos sedientos, los machos adultos realizan uno de los mejores ejemplos que ofrece la naturaleza de transporte de agua: recogen agua y vuelan de regreso a casa con ella, una hazaña aún más extraordinaria si se considera que el ganga transporta alrededor del 15 % de su peso corporal en agua y conserva la mayor parte de ella a salvo durante un vuelo de regreso de unas 40 millas por hora que dura alrededor de media hora.
Los machos de ganga son las únicas aves conocidas que retienen agua de esta manera; sus plumas ventrales, especialmente adaptadas, son la clave.
Otros investigadores documentaron por primera vez estas extraordinarias plumas ventrales hace más de 50 años. Pero solo ahora, con la tecnología moderna, el equipo puede demostrar finalmente cómo funcionan las plumas.
Mueller y Lorna J. Gibson, ingeniera del Instituto Tecnológico de Massachusetts, se centraron en la microestructura de las plumas ventrales mediante microscopía electrónica de barrido, microtomografía computarizada, microscopía óptica y videografía 3D, examinando de cerca los cañones, cada uno de ellos apenas una fracción del grosor de un cabello humano, y las bárbulas individuales, aún más pequeñas.
El equipo amplió considerablemente las plumas y las observó tanto secas como mojadas. Luego, con un procedimiento tan delicado como crucial, mientras las plumas secas estaban aumentadas, las sumergieron en agua, las sacaron y volvieron a sumergirlas, tal como hace un ganga en un abrevadero.
«Cuando haces ese tipo de trabajo, ni siquiera puedes respirar, o de lo contrario lo echas a perder», afirma Mueller.
Mueller describió la estructura individual de la pluma como «magnífica», con componentes optimizados de varias maneras para retener agua, incluida la forma en que se doblan, cómo las bárbulas forman racimos protectores en forma de tienda cuando están mojadas y cómo las estructuras tubulares dentro de cada bárbula capturan el agua.
Plumas individuales retienen el agua a través de un bosque de bárbulas cercanas al cañón, que trabajan en conjunto con las bárbulas enroscadas cerca de la punta, que actúan casi como tapas.
«Eso es lo que nos entusiasmó: ver ese nivel de detalle», afirma Mueller. «Es lo que necesitamos comprender para utilizar esos principios y crear nuevos materiales».
El equipo también modeló computacionalmente la absorción de agua de las plumas.
Mueller y Gibson esperan que sus hallazgos sustenten futuros diseños de ingeniería que requieran una absorción controlada, una retención segura y una liberación sencilla de líquidos.
Las posibles aplicaciones incluyen el diseño de redes para recolectar y retener agua de la niebla y el rocío en regiones desérticas; y una botella de agua diseñada para evitar molestos balanceos y salpicaduras.
Para la botella de agua o la mochila deportiva, Mueller piensa en un diseño que contenga de forma segura una gran cantidad de líquido, pero que incluya un sistema interno similar a una pluma que evite que el agua se mueva de un lado a otro mientras alguien se desplaza con ella. Considera que una mochila de hidratación o una bolsa de agua que pudiera hacer esto sería especialmente apreciada por los corredores.
También imagina hisopos médicos de nueva generación que sean más fáciles de usar, «donde se pueda absorber líquido de forma eficiente, pero liberarlo sea mucho más sencillo», afirma, y añade que la función de liberación fue un problema al recoger muestras nasales para las pruebas de COVID-19 durante la pandemia.
A continuación, el equipo planea imprimir estructuras similares en 3D y buscar aplicaciones comerciales.
Las plumas ventrales utilizadas en este trabajo procedían de un único ganga namaqua macho adulto (Pterocles namaqua) de la colección del Museo de Zoología Comparada de la Universidad de Harvard.
El estudio aparece en el Journal of the Royal Society Interface. La Fundación Nacional de Ciencias respaldó el trabajo.
Fuente: Universidad Johns Hopkins
