Los secretos de las esponjas de mar

Una romántica esponja puede enseñarnos mucha ingeniería.

Esqueleto de la cesta de flores de Venus. [AGEFOTOSTOCK, ALAMY STOCK PHOTO]

Aunque su exterior se compone de intrincadas fibras de vidrio, las esponjas conocidas como canastas de flores de Venus (Euplectella aspergillum) son más famosas por algo que a menudo se halla en su interior: una pareja reproductora de camarones que quedan atrapados en el cuerpo con forma de lámpara de lava de la esponja y pasan a vivir allí de forma simbiótica. Esta romántica peculiaridad biológica es la razón por la que estas esponjas de aguas profundas se ofrecen como regalo de boda en Japón, y también por la que un equipo de ingenieros sintió curiosidad por saber cómo pasa el agua a través de su cuerpo, ayudando así a que prosperen sus inquilinos cautivos.

El equipo suponía que los llamativos patrones de crestas y orificios de las esponjas alteraban el flujo de agua alrededor y dentro de ellas. Pero realizar un experimento bajo el agua a fin de determinar el efecto de cada uno de esos atributos estructurales no resultaba factible, así que usaron uno de los superordenadores más potentes de Italia para llevar a cabo una serie de simulaciones, desarrolladas a lo largo de un decenio. «Aquí es donde una simulación se muestra más útil, cuando hay algo que no podemos estudiar con experimentos», afirma Sauro Succi, investigador principal del Instituto Italiano de Tecnología en Roma y coautor del nuevo estudio, publicado en Nature.

Los investigadores elaboraron un modelo virtual tridimensional basado en mediciones de esponjas reales. Luego simularon el paso de miles de millones de partículas a través de él, con y sin las crestas y los agujeros. Descubrieron que la estructura reticular porosa de la esponja reduce la resistencia del flujo del agua, y que las crestas moderan la fuerza del agua y crean pequeños vórtices en el interior del animal. Esos remolinos permiten que se mezclen los óvulos y el esperma de la esponja, y que tanto esta como los camarones que aloja se alimenten de forma más eficiente.

Según el primer autor del estudio, Giacomo Falcucci, de la Universidad de Roma Tor Vergata, este «doble beneficio» en relación con la durabilidad y la fertilidad les sorprendió, porque las adaptaciones evolutivas para aumentar el éxito reproductivo suelen perjudicar a los organismos en otros aspectos. La atractiva pero pesada cola del pavo real constituye un buen ejemplo de ello.

«Es realmente interesante ver que esa compleja morfología tiene implicaciones en la dinámica de fluidos», afirma Laura Miller, matemática e ingeniera biomédica de la Universidad Estatal de Arizona, que no participó en el estudio pero que escribió un comentario sobre él en Nature.

En futuros estudios, este método de simulación podría aplicarse a otros organismos cuya dinámica de fluidos nunca se ha estudiado en detalle. Miller propone como posible objetivo la intrincada arquitectura de los arrecifes de coral. Además, las canastas de flores de Venus ya han inspirado biomateriales, como una rejilla impresa en 3D que logró soportar más carga sin combarse que las estructuras de los puentes actuales. Los autores esperan que conocer las propiedades que reducen la resistencia en estas esponjas sirva para mejorar el diseño de los rascacielos, submarinos y naves espaciales del mañana.

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