¿Qué nos pueden enseñar algunas criaturas marinas para hacer pegamento?

¿Y si pudiéramos aprovechar el poder adhesivo de las criaturas marinas como los mejillones, las ostras y los percebes, que no se mueven ni siquiera en las costas húmedas y tormentosas? Sumérjanse en el mundo maravilloso de los animales que hacen su propio pegamento junto al científico Jonathan Wilker, y vean un avance de las cosas asombrosas que podemos aprender de cómo lo hacen.

Quisiera que me acompañen
a una excursión;

quiero llevarlos a la playa

y disfrutar del aire de mar
y del rocío salino.

Vayamos hasta el borde del agua;

notarán que las olas nos golpean

y es muy difícil mantenerse en el lugar.

Pero ahora miren hacia abajo

y verán

que las rocas están cubiertas
por toda clase de criaturas marinas

que se mantienen en su lugar sin problema.

Y resulta que si Uds. quieren sobrevivir

en este entorno difícil,

su existencia depende de
su capacidad para hacer pegamento.

Les presentaré a algunos de
los héroes de nuestra historia,

solo algunos de ellos.

Estos son mejillones

y, como pueden notar, cubren las rocas.

Han producido adhesivos,
y así quedan pegados a las rocas,

y también están pegados entre sí.

Así que se resguardan juntos como grupo.

Este es un primer plano
de un arrecife de ostras,

y las ostras son asombrosas.

Se adhieren unas con otras

y construyen estos extensos
sistemas de arrecifes

con kilómetros de longitud
y varios metros de profundidad.

Probablemente, son
la influencia más dominante

en la salud de un ecosistema
marino costero,

ya que filtran el agua constantemente,

reteniendo la arena y la suciedad.

En realidad, dentro de estos
arrecifes viven otras especies.

Y luego, si pensamos en lo que ocurre
cuando llega una tormenta:

si aumenta en intensidad, primero
golpeará estos extensos arrecifes,

y la costa que está detrás
quedará protegida.

Así que ellos ejercen mucha influencia.

Si alguna vez han estado en alguna
playa rocosa en cualquier lugar,

probablemente sabrán
cómo son los percebes.

Estos animales

--hay muchos otros, estos solo son tres--

producen adhesivos,

se pegan unos con otros,
se pegan a las rocas

y construyen comunidades

y, de este modo, logran grandes
ventajas para su supervivencia.

Una de ellas es que cada individuo
está sometido a menos turbulencia

y todos las situaciones perjudiciales
que pueden ocurrir en ese entorno.

Así que están ahí, resguardados.

También ser numerosos es seguro,

ya que ayuda a mantener
alejados los depredadores

porque, por ejemplo, si una gaviota
se dispone a comerlos,

le será más difícil si están todos juntos.

Y la otra cosa es que también ayuda
con la eficiencia reproductiva.

Imaginen que el señor
y la señora Percebe deciden:

"Bien, es hora de tener
pequeños bebés percebes".

Todavía no les diré cómo lo hacen,

pero cuando deciden
que es tiempo de hacerlo,

es mucho más fácil y su eficacia
reproductiva es mayor

si viven juntos.

Así que queremos entender cómo se pegan,

y no les puedo decir los detalles

porque es algo que estamos
tratando de entender,

pero les mostraré

algunas de las cosas
que estamos intentando.

Esta es una fotografía de uno
de los acuarios de nuestro laboratorio

y todo lo que se ve en la imagen
forma parte del sistema.

En la pecera de vidrio que se ve allí
abajo, hay un grupo de mejillones,

enfriamos el agua, circulamos las luces,

y producimos turbulencia en el sistema

porque los animales fabrican más
adhesivos cuando el agua es turbulenta.

Así que los inducimos a hacer adhesivo,
lo recolectamos y lo estudiamos.

Ellos están aquí en Indiana.

Para ellos, están en Maine en febrero,

y podemos decir
que se los ve bastante felices.

Y también trabajamos con ostras.

Arriba hay una foto de un pequeño
arrecife en Carolina del Sur,

y lo que más nos interesa es ver
cómo se unen unas con otras,

cómo se conectan.

En la imagen inferior pueden ver

que hay dos ostras que
se están pegando entre sí.

Y queremos saber qué hay en medio,

así que muchas veces
las cortamos y observamos

y en la próxima serie de imágenes

pueden ver que en la parte
inferior hay dos caparazones,

el caparazón de un animal y el del otro,

y el pegamento en medio.

Y si observan la imagen de la derecha

quizá puedan ver

que en el caparazón de cada
animal hay una estructura,

pero el pegamento se ve diferente.

Usamos toda clase de herramientas
sofisticadas de biología y química

para entender lo que ocurre ahí,

y descubrimos que
las estructuras son diferentes

y que la química es diferente,
y eso es muy interesante.

Y luego, en esta imagen...

permítanme volver atrás antes
de decirles de qué se trata.

¿Conocen el dibujo animado
"El autobús mágico",

o si son un poco mayores,
"El viaje fantástico"?

¿Recuerdan que tenían esos personajes

que se reducían hasta
niveles microscópicos,

se metían por dentro,

y nadaban y volaban por
todas estas estructuras biológicas?

Pienso que esto es algo parecido,
aunque en este caso es real.

Así que tomamos dos ostras
que estaban pegadas

--esta parte estaba completamente
rellenada con el pegamento--

y descubrimos que ese pegamento
tiene muchos componentes

pero, en general, hay
partes duras, no pegajosas

y hay partes blandas y pegajosas.

Entonces quitamos selectivamente
las partes no pegajosas

para ver lo que quedaba, qué era
lo que realmente unía a los animales

y obtuvimos esto, que es
el adhesivo pegajoso

que las mantiene juntas.

Pienso que es una imagen genial,

porque uno puede imaginarse
volando y llegando hasta allí.

Estas son algunas de las cosas
que estamos haciendo para entender

cómo la biología marina
produce estos materiales.

Y desde una perspectiva básica,
es muy interesante de investigar.

Pero, ¿qué queremos hacer
con esta información?

Bueno, hay muchas
aplicaciones tecnológicas

si logramos aprovechar
lo que hacen estos animales.

Les daré un ejemplo.

Imaginen que están en casa

y rompen su estatuita favorita
o un jarrito, o algo parecido.

Quieren volver a unir las piezas.

Así que, ¿qué hacen?

Van a mi lugar favorito de la ciudad,

que es la estantería
de pegamentos de la ferretería.

Sé dónde pasan sus noches,

porque son gente moderna,
divertida, porque están aquí,

y van a bares y conciertos...

pero aquí es donde voy
yo todas las noches.

Bueno, entonces quiero que Uds.

tomen cada adhesivo que está en el estante

lo lleven a casa,

pero antes de que intenten unir las piezas

quiero que traten de hacerlo
en un balde con agua.

No va a funcionar, ¿cierto?
Todos sabemos esto.

Pero la biología marina lo resolvió,

así que tenemos que encontrar
modos de copiar esto.

Y uno de los problemas

es que no pueden simplemente ir
y tomar materiales de la playa

porque tomarán un grupo de mejillones

y si tratan de extraerles el adhesivo
solo obtendrán un poquito de material,

pero nunca lo suficiente
para hacer algo que sirva,

solo para ver.

Debemos hacerlo a mayor escala, idealmente
a escala del tamaño de un vagón de tren.

En la parte superior hay una imagen
de uno de los tipos de moléculas

que usan los animales
para hacer pegamento.

Son moléculas muy largas
llamadas proteínas,

y estas proteínas tienen partes únicas

que producen las propiedades adhesivas.

Queremos tomar esas partes
pequeñas de esa química

y ponerlas en otras moléculas
largas que podamos obtener,

pero cosas que podamos
hacer a gran escala;

quizá las conozcan como
plásticos o polímeros.

Estamos simplificando lo que hacen,

pero queremos introducir esa química
adhesiva en esas moléculas largas.

Para esto desarrollamos muchos
sistemas adhesivos diferentes,

y cuando uno hace un adhesivo nuevo
que parece muy bueno, ¿qué hace?

Empieza a pegar cosas
por todo el laboratorio.

Tomamos un poco de pegamento
y pegamos dos piezas de metal

y quisimos colgar algo de allí,

y colgamos una olla con mejillones
vivos, y nos sentimos muy inteligentes.

(Risas)

Obviamente solemos ser más cuantitativos,

y nos comparamos con
los adhesivos comerciales

y ahora tenemos algunos materiales más
fuertes que los pegamentos instantáneos.

Para mí eso es fantástico.

Eso es un buen día. Es más fuerte
que el pegamento instantáneo.

Y también podemos hacer otra cosa.

Este es un tanque con agua de mar,

y esa jeringa contiene una
de nuestras preparaciones adhesivas;

entonces la distribuimos
completamente bajo el agua

sobre un trozo de metal.

Y como queremos hacer
una unión adhesiva, o una junta,

tomamos otra pieza de metal

y la colocamos ahí en posición.

Y como queremos darle tiempo
para que se consolide,

le ponemos un peso
encima... nada sofisticado.

Es un tubo con una munición de
plomo adentro, nada refinado.

Y lo dejamos solidificar por un rato.

Esto nunca estuvo al aire.
Está totalmente bajo el agua.

Y lo levantamos.

No sabía lo que pasaría.

Siempre me pongo ansioso aquí.

Lo levantamos...

y está pegado.

Para mí, esto es genial.

Es decir que se puede conseguir
una adhesión muy fuerte bajo el agua.

Posiblemente es el adhesivo
más fuerte o uno de los más fuertes

que he visto para usar bajo el agua.

Incluso es más fuerte que el material
producido por los animales,

así que es muy emocionante
para nosotros. Es genial.

¿Y qué queremos hacer con esto?

Bueno, estos son unos productos
que quizá les sean familiares.

Piensen en el teléfono celular,
la computadora portátil, el contrachapado,

el interior del auto, los zapatos,
guías telefónicas, cosas como estas.

Sus componentes se mantienen
unidos por los adhesivos.

Pero hay dos problemas
con el adhesivo de estos objetos.

Lo primero es que son tóxicos.

El peor es el contrachapado.

El contrachapado, o muchos muebles
o la madera laminada de los pisos

tienen como componente principal
en sus adhesivos al formaldehído...

Quizá hayan oído de este compuesto.

Es un gas, y también un carcinógeno;

con estos adhesivos construimos
muchas estructuras

pero también respiramos este carcinógeno.

Obviamente, no muy bueno, ¿verdad?

El otro problema es que
estos adhesivos son permanentes.

¿Y qué hacen con los zapatos,
el auto, o la computadora portátil

cuando se ha terminado su vida útil?

La mayoría termina en los vertederos.

Y contienen materiales valiosos
que podríamos sacar y reciclar.

No es fácil hacerlo, porque están
pegados de forma permanente.

Y tenemos una iniciativa para intentar
resolver algunos de estos problemas:

hemos tomado otra molécula larga
que podemos obtener del maíz

y pusimos en ella algo de la química
de adhesión de los mejillones.

Como usamos el maíz y los mejillones

lo llamamos el polímero
del surf y la hierba.

Y pega. Pega realmente bien.

Es muy fuerte.

Y tiene una base biológica, que es bueno.

Pero quizá lo más importante
es que es degradable

y lo podemos degradar
en condiciones suaves, con agua.

Significa que podemos reparar algo,

adherir las partes fuertemente
cuando queremos,

pero también separarlas.

Es algo en lo que estamos pensando.

Y muchos querríamos
estar en esta situación.

Bueno, en este caso es una situación
en la que no queremos estar,

sino que queremos reemplazarla.

Suturas, grapas, tornillos...

Así hacemos las uniones cuando
hay una operación o una herida.

Es horrible. Duele.

En el caso de las suturas,

observen toda la tensión mecánica
y puntual para unir las cosas.

Dan lugar a infecciones,

hacen agujeros en el tejido
sano. No es bueno.

O si necesitan una placa
para unir los huesos,

observen cuánto hueso sano
debe perforarse para sostener la placa.

Es horrible.

Para mí, parecen cosas diseñadas
en una cámara de tortura medieval,

pero es nuestra cirugía moderna.

Me encantaría que podamos reemplazar
sistemas como estos con adhesivos.

Estamos trabajando
en esto, pero no es fácil.

Piensen qué adhesivos
necesitarían en estos casos.

Primero, necesitarían adhesivos
que solidifiquen en un entorno húmedo.

Y esta pequeña imagen un poco tonta

es para ilustrar que nuestro
cuerpo es un 60 % agua,

que es un entorno húmedo.

También es para ilustrar
por qué soy científico y no artista.

No me equivoqué para nada.

Y los otros requisitos para lograr
un buen adhesivo biomédico son:

debe adherirse fuertemente, por supuesto,

y no ser tóxico.

No queremos dañar a los pacientes.

Y lograr cualquiera de esos requisitos
en un material es bastante fácil.

Se hizo muchas veces. Pero
conseguir los tres juntos, no.

Es muy difícil.

Y si hablamos con los cirujanos,
ellos son muy quisquillosos:

"Quiero que el adhesivo solidifique
dentro del mismo período de la cirugía".

O: "Quiero que el adhesivo se degrade

así los tejidos del paciente
remodelan el sitio".

Así que es muy difícil.
Estamos trabajando en ello.

Esta es solo una de las imágenes.

Así que conseguimos toda
clase de huesos y piel,

y tejido duro y blando, y a veces
los golpeamos con un martillo.

Normalmente los cortamos en forma precisa,

y después los pegamos.

Obtuvimos resultados interesantes,
algunos materiales fuertes,

cosas que parecen no ser tóxicas,

que solidifican húmedas,

pero no les diré que resolvimos
el problema de la adhesión húmeda,

porque no es así,

pero es una de nuestras
visiones para el futuro.

Esto es algo donde
me gustaría ver un avance.

Y, como pueden imaginar, hay muchas
otras cosas que podríamos mejorar

si pudiéramos introducir más adhesivos.

Incluso los cosméticos.

Si piensan en la gente que usa
uñas o pestañas postizas,

¿qué usan?

Actualmente están usando
adhesivos muy tóxicos.

Es el momento de reemplazarlos.

Eso es algo que me gustaría hacer.

Y hay otras cosas también.

Piensen en los autos y aviones.

Cuanto más livianos son,

más eficiente es el consumo
de combustible.

Y si pudiéramos liberarnos
de los remaches y las soldaduras

y poner más adhesivos

quizá nos iría mejor con la futura
generación de transportes.

Así que todo nos lleva
de vuelta a la playa.

Miramos alrededor y nos preguntamos:
"¿Cómo se pegan las criaturas marinas?

¿Qué podemos hacer con la tecnología?"

Y diría que todavía hay mucho por aprender

de la biología y de la naturaleza.

Así que me gustaría alentarlos
a que en el futuro

dejen sus computadoras portátiles
no reciclables y sus teléfonos móviles,

salgan a explorar el mundo natural

y empiecen a hacer sus propias preguntas.

Muchas gracias.

(Aplausos)