Ingegneria biologica

E' stato solo alla fine del secolo scorso che l'intelligenza tecnologica ha cominciato ad indagare i principi tecnici della natura in modo dettagliato, per imitarne le proprietà. 

Molto presto, tuttavia, gli scienziati si sono dovuti scontrare con l'evidenza che non basta riprodurre una struttura in modo identico per vederla anche funzionare nello stesso modo. 

Si tratta di un problema di comprensione della natura e dei principi che hanno preso forma e si sono incarnati. 

Solo dopo aver indagato a fondo i meccanismi di funzionamento si potrà procedere con un progresso ispirato alla natura,  traslando i suoi principi in idee tecnologiche.

La bussola magnetica


La Terra è come una gigantesca calamita, con un campo magnetico che si estende per migliaia di chilometri oltre l'atmosfera.

Da più di un secolo si sa che molti animali hanno sviluppato un senso che rileva questo campo e lo usa per orientarsi.

All'interno di alcuni neuroni presenti nel becco superiore sono stati trovati cristalli di magnetite, un minerale con proprietà magnetiche che funziona come una bussola. Tuttavia, a differenza  delle bussole convenzionali, dove una delle sue estremità è attratta dal Polo Nord terrestre, quella degli uccelli è una "bussola di inclinazione", il quale punta verso il polo più vicino, qualunque esso sia.. La bussola di inclinazione misura l'angolo magnetico, cioè l'angolo tra il campo magnetico e la terra, che mentre ai poli è verticale, si inclina progressivamente fino a diventare parallelo al suolo all'Equatore. 

La bussola solare


Tutti noi associamo la presenza delle farfalle alle stagioni miti.

Questo è dovuto al fatto che questi insetti, essendo incapaci di resistere ad un clima rigido, quando le temperature si abbassano vanno tipicamente in ibernazione. 

Alcune farfalle, tuttavia, optano per la strategia della migrazione, spostandosi attraversano i continenti. Come tutti gli animali migratori, anche la farfalla si serve di tutti i suoi sensi per orientarsi e ritrovare la strada, compresa  una bussola solare che riesce a tenere conto del movimento apparente del Sole durante il giorno. Ciò avviene grazie ad un "orologio circadiano", il processo biochimico che nelle piante e animali oscilla con un periodo di 24 ore, marcando il ritmo del giorno e della notte.

Le farfalle migratrici, che spostandosi cambiano latitudine e longitudine, devono quindi avere un orologio interno regolato dalla luce, che compensi i cambiamenti dell'ora in cui il Sole sorge e tramonta durante il loro viaggio. 

Sembra che questa importante funzione, che permette loro di volare per centinaia di chilometri senza perdere la strada, risieda nelle loro antenne, che contengono cittocromi, proteine arrotolate attorno a pigmenti che assorbono la luce blu e che sono in grado di mantenere sincronizzato il loro orologio interno. 

Super-impermeabili 

Per millenni, la natura ha prodotto piante, insetti e animali in grado di respingere l'acqua come fanno i liquidi a bassa tensione superficiale, ad esempio gli olii.

Materiali con caratteristiche superidrofobiche sono molto richiesti grazie alla loro possibile applicazione come coperture anti-corrosive, anti-congelamento e dispositivi ottici. Imitare la natura è il modo più semplice per riprodurre tali proprietà.

L'esempio più famoso è senz'altro la foglia di ninfea, caratterizzate da una bassissima adesione all'acqua e proprietà autopulenti (capacità di rimuovere polvere e particolato attraverso lo spostamento di gocce d'acqua). Queste proprietà sono dovute alla nano struttura della superficie, dotata di microscopici cristalli di cera.

Le proprietà superidrofobiche delle ali di alcuni insetti riducono la contaminazione da sporco che limiterebbe la loro capacità di volo. Nelle libellule, le ali sono coperte di cera, proprio come osservato nelle foglie superidrofobiche.

Molti altri artropodi, come i ragni, sono in grado di camminare sulla superficie dell'acqua grazie alla presenza nelle loro zampe di peli di 30 μm e microsolchi che intrappolano l'aria, formando dei cuscinetti che permettono loro di scivolare sfruttando la tensione superficiale.

© 2017 Claudia Brundu. Via Raffaello Sanzio 14/b, Cinisello Balsamo (MI)
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