Un moho ingeniero de comunicaciones

Mapa de crecimiento por horas de Physarum polycephalum sobre el mapa ferroviario de Tokio.

La red de ferrocarriles de Tokio, en Japón, está diseñada de forma muy eficiente, conectando todas las ciudades con suficiente redundancia como para que un fallo en una línea no suponga el colapso de la red, y no tanta redundancia como para que sea incomportable económicamente. Esta red ha sido desarrollada por varios equipos de ingenieros trabajando durante años.

Un equipo de investigadores ha conseguido que un moho unicelular la reproduzca casi con exactitud en aproximadamente un día.

Crecimiento de Physarum polycephalum en la naturaleza, con su estructura de red.

La noticia, publicada recientemente en Science, indica que un grupo de investigadores de las universidades de Hokkaido, en Japón, y de Oxford, en Inglaterra, encabezado por el biólogo matemático Toshiyuki Nakagaki, desarrolló una idea: En un mapa de Japón pusieron copos de avena en los lugares correspondientes a las ciudades de la red de ferrocarril de Tokio, y pusieron en una punta una célula de Physarum polycephalum, un moho gelatinoso bastante estudiado por sus especiales características. En 26 horas el moho había reconstruido un modelo muy semejante al que realmente existe, e igualmente funcional.

Representación del mapa real de los ferrocarriles en Tokio y del obtenido por el moho.

Este moho es un organismo unicelular ameboide, lo suficientemente grande para ser observado a simple vista, y multinucleado (tiene varios núcleos dispersos por su citoplasma). Su forma de crecimiento implica una búsqueda de comida (y su preferencia son los copos de avena), expandiéndose para ello formando tubos en todas direcciones. Al encontrar nutrientes, los rodean y digieren, y los envían a través de los propios tubos, haciendo que los mismos se ensanchen y fortalezcan. Si no encuentran nutrientes, se van haciendo más finos hasta que eventualmente desaparecen. Así, en poco tiempo, consiguen explorar todo su entorno, aprovechando todo el alimento disponible.

Crecimiento de P. polycephalum en una placa en laboratorio, manteniendo su característica red.

Este organismo ya había sido investigado, en parte por su facilidad de crecimiento en laboratorio, y Toshiyuki Nakagaki ya había publicado un artículo en Nature, en el 2000, sobre la capacidad de este moho para conseguir resolver un laberinto gracias a su tipo de crecimiento en busca de alimentos (lo que, cosas que pasan, le valió el premio IgNobel en la categoría de ciencias del conocimiento en 2008).

Demostración de la resolución del laberinto publicada en Nature (premio IgNóbel).

Ahora los investigadores están extrayendo nuevos algoritmos matemáticos a partir del método de expansión de Physarum polycephalum, con vistas a su utilización en redes tanto de transportes como de comunicaciones o informáticas, una vez que este hongo unicelular se demuestra mucho más rápido y eficiente que nuestros mejores científicos a la hora de diseñar redes redundantes.

Una vez más, se demuestra que aún tenemos mucho que aprender de la naturaleza, y que existen muchos sistemas y procesos biológicos que pueden ser (y cada vez son más) copiados por nuestra tecnología.

Ver más en ScienceNow, New York Times, Wired, BBC o Science News.