El veneno de las serpientes más peligrosas son analizados y utilizados con éxito por la medicina. Hemos descubierto …
La biomimética es el estudio de la naturaleza para imitar sus procesos, sistemas y estructuras con el fin de resolver problemas y crear innovaciones en diferentes campos. En el ámbito de la bioquímica, la biomimética se centra en la búsqueda de inspiración en los venenos de serpientes y ranas, así como en los antibióticos y anticoagulantes naturales que se encuentran en la naturaleza.
Los venenos de serpientes y ranas contienen una variedad de compuestos bioactivos que han sido objeto de investigación para su potencial uso en medicina. Estos compuestos pueden tener propiedades analgésicas, antiinflamatorias, neuroprotectoras y antitumorales, lo que los hace candidatos prometedores para el desarrollo de nuevos fármacos.
Por otro lado, los antibióticos y anticoagulantes naturales producidos por organismos como bacterias, hongos, plantas y animales han sido una fuente importante de medicamentos para el tratamiento de infecciones bacterianas y la prevención de coágulos sanguíneos.
La biomimética en el campo de la bioquímica busca comprender cómo estos compuestos naturales funcionan y cómo pueden ser imitados o modificados para desarrollar nuevos fármacos más efectivos y seguros. Además, se estudia cómo estos sistemas naturales pueden inspirar el diseño de materiales, dispositivos y procesos para aplicaciones biomédicas y biotecnológicas.
En resumen, la biomimética en bioquímica ofrece un enfoque innovador para el descubrimiento y desarrollo de nuevos medicamentos y productos bioquímicos, aprovechando el vasto potencial de la naturaleza para inspirar avances en la medicina y la biotecnología. [Música] los venenos de las serpientes más peligrosas son utilizados con éxito por la medicina hemos descubierto anticoagulantes en la saliva de los murciélagos o anestésicos en la de los mosquitos hay antibióticos en la cera de los panales de las abejas y sustancias biogénicas en la sangre de los anfibios
Que nos permiten soñar con alargar nuestras vidas aceites solubles en agua o bio pegamentos son reproducidos por la moderna ingeniería con resultados cada vez más eficaces y ecológicos aunque nos queda mucho por aprender está naciendo una nueva ciencia que adapta los mejores diseños de la naturaleza el biomimetismo la bioquímica es su inspiración
[Música] la vida intenta siempre dispersarse por nuevos territorios encontrar lugares con menos competencia es decir que las diferentes especies juegan siempre una partida arriesgada en la frontera de lo posible y lo imposible para ellas en este intento por colonizar ecosistemas algunos anfibios están evolucionando para resistir las bajas temperaturas incluso la congelación [Música]
Es una conquista eminentemente química que el biomagnetismo está observando muy de cerca [Música] los mamíferos y las aves tenemos que mantenernos a una temperatura constante apenas unos grados centígrados por encima o por debajo de nuestra temperatura corporal normal enfermamos o morimos el cuerpo de una rana puede estar a 29
Grados oa 9 según la temperatura ambiente según si se pone al sol a la sombra o si se sumerge en un agua muy fría ciertas ranas pueden incluso bajar su temperatura corporal por debajo del punto de congelación del agua esto sería mortal para cualquier otro organismo pues los líquidos celulares
Aumentan de tamaño al congelarse y romperían la pared de la célula que los contiene pero esta rana dispone de sustancias crio protectoras glucosa y glicerol que combinadas por un lado consiguen que el proceso de congelación de su citoplasma sea más lento y además hacen que sea necesaria una temperatura aún más baja
Para que llegue a producirse la congelación esta capacidad permite a la especie arriesgarse cada año a más altura en la montaña resistir uno o dos días más que las demás ranas en estas condiciones límites marcan la diferencia donde otros no pueden [Música] por ahora el biomimetismo está lejos de
Cumplir el sueño de walt disney pero ya hemos empezado a conservar en frío órganos y células con las que se han salvado muchas vidas [Música] cada especie de bacteria hongo planta o árbol desarrolla venenos para intentar que ninguna otra especie crezca a su lado y por eso dispersan toxinas o llenan el
Suelo con sus taninos o a marcan sus hojas para evitar que otros se las coman hemos aprendido mucha química de las sustancias que extraemos del reino vegetal hemos desarrollado la farmacia la rama más antigua de la ciencia es el biomimetismo verde gracias al análisis de las fórmulas
Vegetales sabemos curar o matar en ambas cosas somos maestros el mundo de las plantas sin embargo se guarda aún su secreto más valioso la fotosíntesis el control de la luz del sol para convertir el carbón en materia viva [Música] la utilización de la energía más limpia e inagotable que pone el universo a
Nuestra disposición la fuerza del sol es dominada por los árboles en cada una de sus hojas ningún otro ser vivo puede captar directamente el co2 de la atmósfera y además las plantas convierten el carbono en algo vivo haciendo que forme parte de sus células nosotros hemos aprendido a captar los
Rayos de nuestra estrella para calentar placas y utilizar ese calor en nuestro beneficio pero él biomimetismo más moderno está planteando hoy la fabricación de vehículos fotosintéticos lo que será sin duda una revolución limpia y segura para todos los que vivimos en el planeta [Música] del biomimetismo mira en todas direcciones
Incluso en lo más nocivo de la naturaleza puede esconderse una biomolécula maravillosa y útil de las 2.000 especies de serpientes que existen sólo un 15% dispone de veneno la razón de esa excepcionalidad es que dominar la química no es sencillo evolutivamente los venenos de los oficios se componen
De unos 20 polipéptidos combinaciones de 200 aminoácidos diseñados para corromper la sangre las células o alterar el funcionamiento neuronal de un organismo si eso se pudiera controlar resultaría muy interesante para la medicina podríamos matar ciertas células o regular los procesos neuronales de nuestro sistema nervioso las claves de ese control estarían en la
Dosis en el conocimiento del efecto de cada toxina y por supuesto en la forma en que se usarán las fórmulas de las serpientes poseen efectos muy variados pero todas tienen en común que no son efectivas por vía intestinal obviamente no deben matar al cazador cuando este se traga la presa que ha envenenado
Pero si una serpiente fuera mordida por otra aunque fuera de la misma especie el veneno entraría en su organismo por vía intramuscular o venosa y sufriría los efectos como una presa más esta es una víbora africana vitis agrietarse es una de las serpientes con mayor potencial de envenenamiento sus toxinas son principalmente
Citotóxicas y aunque las bambas tengan una fórmula química aún más destructiva la eficiencia de la mordedura de esta víbora está muy relacionada con la longitud de sus colmillos y la cantidad de veneno que inocula a gran profundidad en el cuerpo de sus presas para evitar resultar heridas en sus ataques las serpientes venenosas
Ingeniaron la estrategia de morder inocular y soltar [Música] y dejar escapar temporalmente a su víctima envenenada para luego seguir su rastro y comérsela cuando ésta ya está incapacitada para defenderse un ratón es una presa pequeña pero es ágil y rápida y sus dientes de roedor podrían perforar un ojo con facilidad
Los efectos químicos de la dosis en el cuerpo del mamífero ocurren muy rápidamente la presa ha muerto sus espasmos son un efecto del veneno pero ya no hay sufrimiento tampoco peligro para la serpiente observando los distintos venenos de los suicidios y sus efectos los científicos han empezado a aplicar los medicamente
En tratamientos para curar o paliar desde terribles enfermedades coronarias al cáncer el veneno más potente conocido entre los vertebrados es no obstante un sistema defensivo un elemento de protección no un arma de ataque atracó toxina es un alcaloide que convierte a estas minúsculas ranas de colores en unos animales intocables
Para los que saben hacer caso de lo que significan unos colores tan llamativos a diferencia de los venenos de las serpientes que son fabricados por el organismo de cada reptil los de las ranas -tardó son sintetizados a partir de toxinas que toman al ingerir ciertas hormigas e incluso insectos que aún no conocemos
No pican y muerden ni escupen o proyecta su veneno a distancia sólo lo exuda y si se sienten atacadas sólo con tocarlas se produce la muerte [Música] la filo bat es terrible es la más letal de toda la familia se calcula que la piel de un adulto contiene un miligramo de atracó toxinas
Suficiente para matar a más de 30 personas los indígenas de la selva amazónica lo han usado desde hace milenios para cazar pero ahora los químicos han descubierto su poder anestésico hasta 200 veces más eficaz que la morfina con toda probabilidad la fuente de inspiración más importante que tiene el
Biomimetismo se encuentra en el micro mundo de los insectos son millones de especies conocidas y millones por conocer es un universo que se rige en gran medida por química las luciérnagas producen luz química mezclando luciferina y luciferasa generan energía sin calor y sin contaminar las feromonas de los insectos pasan por
El aire de un cuerpo a otro informando a parejas potenciales de su disponibilidad y se ha comprobado que algunas mariposas se localizan químicamente a distancias superiores a los 25 km tanto más que el reino vegetal los insectos dominan la química las avispas han desarrollado sustancias que sirven para defenderse infligiendo dolor
Ese es su único objetivo alejar a los enemigos de su panal de papel pero las avispas son peligrosas potencialmente mortales para el ser humano también pueden matar si atacan en gran número pero ellas no inoculan toxina alguna clavan un aguijón al que quedan adheridos parte de los intestinos
Por lo que seguramente la herida se infectara y dolerá para la abeja que clava su aguijón significa la muerte aunque ninguna duda es sacrificarse por su colonia por sus larvas y por eso miel la maestría química de estos insectos sociales es mucho más sofisticada que la de meros fabricantes de veneno
La miel es una sustancia prodigiosa que elaboran mezclando néctar de flores y sustancias vegetales con enzimas de su propia saliva su composición la convierte en la sustancia más compleja que existe tiene varios azúcares hiper dulces fructosa glucosa y algo de sacarosa también ácido acético cítrico láctico oxálico fórmico por citar sólo algunos
También contienen aminoácidos y enzimas y proteínas y minerales como el potasio el sodio el magnesio el calcio por último incluye alcoholes aldehídos ésteres cetonas y otras 100 sustancias extraídas de los vegetales de cada región en cada época tan solo para aportar aromas la miel es una super sopa tiene tantas
Aplicaciones que aún la estamos descubriendo es una sustancia tan valiosa que las abejas han inventado otra para guardarla limpia y sana pues la miel está casi viva incluso madura como los vinos por eso la cera incorpora 7 tipos de antibióticos diferentes no hay ningún otro lugar en el mundo tan
Limpio y desinfectado como un panal de abejas [Música] estos son crías de calamares algunos están aún dentro de los huevos otros acaban de nacer y ya saben usar la química del color [Música] el proceso por el que consiguen cambiar de apariencia es semejante al de los camaleones pero aún es más rápido y
Efectivo su intención es amenazar a los posibles depredadores hacerse pasar por algo peligroso tóxico los expertos en bio y metis mo están diseñando tejidos que puedan cambiar de color absorbiendo o reflejando la luz nuestros códigos de información visual desde el marketing al tráfico se basan en estos mismos principios [Música]
Los colores en la naturaleza dependen en general de las sustancias químicas que forman cada material según como las moléculas de los pigmentos de cada superficie absorban o reflejen la luz así será como los ojos de los demás perciban su colorido de igual de noche que de día hay pigmentos orgánicos de mil colores
Pero los más importantes son aquellos que hemos llamado básicos o primarios los que tienen el color azul del cielo en verano el amarillo de esta serpiente limón y el rojo de la amapola los pigmentos responsables de estos tonos combinados en diferentes proporciones dan a cada cosa su color químico
Como todos saben para formar morado solo hay que tomar un poco de rojo y un poco de azul o para formar naranja mezclamos el amarillo con el rojo colores tienen muchas funciones favorecen la termorregulación de los seres kilo termos como los reptiles que según necesitan más calor o menos se
Aclaran o se oscurecen el colorido es también defensa o escondite pero sobre todo sirve para comunicarse los camaleones además pueden cambiar de color hablan con su piel sus diferentes pigmentos epidérmicos se encuentran alojados en unos compartimentos que pueden variar de tamaño con lo que pueden alterar la
Mezcla de tonos primarios y pasar por ejemplo del verde al amarillo o del marrón al rojo los camaleones son muy territoriales y la comunicación entre ellos se hace mediante cambios de color su estado de ánimo se manifiesta en la intensidad de las manchas o lunares que recubren su cuerpo y eso evita con
Frecuencia que lleguen a agredirse gravemente las hembras también tienen muy en cuenta el factor color en su elección de pareja aunque hoy es fácil decidir [Música] [Aplausos] [Música] no él biomimetismo podrá extraer buenas ideas del lenguaje químico del camaleón pero aún sería más útil analizar el pegamento de su lengua
Su velocidad te pegado es insuperable además es un pegamento comestible así que será biodegradable también las telas de las arañas no son simples hilos y redes son hebras con pegamento y su química es muy sofisticada aunque no siempre fueron pegajosas en realidad ni siquiera eran trampas [Música] al principio eran sólo hilos que
Formaban parte de sus casas y aislaban del frío o del terreno los componentes de este tejido son muy apreciados por los modernos ingenieros humanos lo hacen resistente por supuesto biodegradable y excepcionalmente ligero el secreto de este material revolucionario son unas super moléculas que las arañas irán controlando el nivel
De ph para evitar su coagulación pueden elaborar hebras de diferentes grosores para según qué usos desde 10 micras a sólo una es más fuerte que el acero y aún más elástico la seda está compuesta por cadenas de aminoácidos sobre todo glicina y alanina que forman proteínas el ser humano está aprendiendo a
Fabricar este material la aplicación más moderna se encuentra en la microcirugía como elemento de sutura [Música] la mayoría de telarañas incorporan también pegamento entre sus componentes se trata de sustancias pegajosas es un solubles en agua es decir pegamentos super ecológicos es una ventaja necesaria para poder digerirlo aunque cuando llueve las trampas dejan
De funcionar correctamente es único efecto [Música] no es fácil diseñar un pegamento que funcione en contacto con el agua sólo muy recientemente hemos inventado sustancias capaces de pegar elementos sumergidos como hacen desde hace millones de años las hembras de estos tritones [Música] ahora están en pleno proceso reproductivo [Música] [Música] [Música]
Cuando una hembra que ha sido fecundado se dispone a poner huevos no lo hace en un racimo o en un cordón como las ranas ella los pone escondidos lo que hace es buscar una limpia y que esté en perfecto estado [Música] cuando encuentra una que le parece
Apropiada deposita su huevo en la cara interior y con sus patas traseras dobla delicadamente la hoja envolviendo con ella su tesoro al mismo tiempo que libera el huevo desprende con él un pegamento que hará efecto en unos 15 segundos durante los que ella no soltará la hoja ni se moverá
Para que la química funcione [Música] y ya está ahora escondido de la vista de los depredadores su hijo tendrá más posibilidades por supuesto la fórmula de su adhesivo debe ser también inodora para no llamar la atención quizás es algo que la ciencia biomimética debe mejorar pegamentos sin olor arquitectos ingenieros
Diseñadores de todo tipo observan ahora la naturaleza con una mirada nueva buscando inspiración en los seres vivos para inventar de una manera revolucionaria y responsable de las estructuras coralinas estamos aprendiendo sus técnicas de auto ensamblaje para usarlas con otros materiales sin usar contaminantes las creaciones biológicas han sido testadas
Durante millones de años y han demostrado tanto su efectividad como su tolerancia por el medio con frecuencia la mejor idea surge de lo más simple [Música] [Risas] la apariencia de algunos animales tiene una morfología tan alejada de nuestras propias formas que parece alienígena los caracoles son una delicia culinaria
En ciertas partes del mundo aunque para muchos resultan por lo menos poco agradables en parte por su tacto por la baba viscosa que los envuelve sin embargo en esta baba la industria cosmética ha descubierto importantes cualidades regeneradoras y cicatrizantes para la piel se trata de un mucopolisacáridos que en contacto con el
Agua se hincha y forma una especie de gel con funciones hidratantes y protectoras aparte de reducir el rozamiento y de informar a otros caracoles de su disponibilidad sexual también filtra los rayos ultravioleta del sol los caracoles tienen una piel muy fina y delicada de ahí que su secreción tenga tantas virtudes y
Los polímeros de la mucosidad que segrega esta especie de babosa gigante son de los más resistentes de esta familia de moluscos su densidad es tal que el animal se desplaza sobre el fluido móvil sin que su piel toque realmente ninguna superficie áspera o suave [Música] los movimientos de su pie ocurren dentro
De la baba densa y brillante el lubricante que ha diseñado la babosa no es solo protección para evitar el rozamiento es tan fuerte y pegajoso que se ha convertido en una poderosa defensa nunca hemos visto a un ave oa un reptil oa un mamífero como un zorro por ejemplo
Devorar a una de estas criaturas tan lentas tan jugosas tan carnosas seguramente no merezca la pena llenarse la boca de un adhesivo tan fuerte que no tendrá siquiera buen sabor ah quizá las hormigas que aprovechan casi todo podrían suponer un peligro para ella sin embargo no solo no son capaces de
Alcanzar con sus mandíbulas la carne del coloso sino que las que lo intentan mueren envueltas en la secreción esta quedó pegada a su monstruo como el capitán ahab en moby dick [Música] las sustancias que los animales o incluso las plantas han diseñado como pegamentos han sido tratadas de imitar
De muchas formas por los químicos algunas no han sido igualadas todavía pero la gran asignatura pendiente de la ciencia es producir de manera tan inocua para el medio natural como las versiones originales ya sean pegamentos o aceites [Música] [Música] un animal en contacto con el agua pierde temperatura cuatro veces más deprisa que
En contacto con el aire muchos animales resisten indefinidamente a temperaturas próximas a los 0 grados centígrados en seco pero sumergidos en agua a esa temperatura morirían en un minuto o dos quizá esta idea nos aclare por qué tan a menudo observamos a las aves acuáticas restregando su pico entre las plumas
Están repartiendo un aceite hidro resistente que producen en unas glándulas específicas para impedir que el agua toque nunca su piel la capa de aire que forman las plumas completa el efecto de aislamiento así es como el mirlo acuático ha podido adaptarse a vivir casi más tiempo sumergido que en la superficie sin
Preocuparse en absoluto de lo fría que esté el agua [Música] i sin embargo también es necesario mojarse para lavarse aunque algunos lo hacen solo muy de vez en cuando un animal sucio olería mal y los depredadores podrían localizarlo o sus compañeros rechazarlo un cuerpo sucio desarrolla mal olor y para situaciones
Hay que bañarse limpiarse la piel y para eso lo mejor es el agua para las aves que a menudo están aceitadas moverse bruscamente es la única forma de que las ordenadas plumas abran huecos y permitan al agua llegar a limpiar la piel aunque el agua no siempre es suficiente
En ocasiones hacen falta agentes químicos [Música] algunas aves extraordinarias recurren a otro tipo de baño uno en el que no se utiliza el agua [Música] curioso un baño químico que les proporcionan ciertas hormigas estas son de la especie formica ruffa de europa es un comportamiento difícil de ver no
Se da en todas partes del mundo esta clase de hormigas es escasa y vive en pocos ecosistemas normalmente en el interior de los bosques solo los pájaros carpinteros y algunos córvidos como esta grajilla han descubierto los beneficios secretos del ácido fórmico [Música] se trata de un comportamiento en la
Las hormigas cuando se sienten atacadas y entienden que deben defender su nido proyectan a sobre el enemigo que las amenazas la utilidad de la ducha de ácido que proyectan los insectos sobre el ave podría ser como un tratamiento antiparasitario [Música] pero las hormigas primas de las avispas muerden al ave
También la infligen dolor sobre todo en sus patas [Música] la fuerza en audio [Música] aunque la grajilla vuelve insiste [Música] parece que el beneficio químico que le reportan las hormigas merece la pena [Música] a tratarse de un baño medicinal curativo para el animal y por eso éste
Asume cierto grado de castigo todo el tiempo que puede resistir a las enfurecidas hormigas [Música] nosotros estamos utilizando el ácido fórmico para aportar capacidad lubricante y anticorrosiva a ciertos fluidos industriales también se usa para tratar pieles y cueros de forma respetuosa con el medio ambiente él biomimetismo encuentra a veces
Aplicaciones muy dispares a una misma sustancia el mar está plagado de plástico quizá desde las costas no se ve o solo se encuentran trozos aislados pero existen hechas con bolsas y residuos que las corrientes nuestros basureros están saturados de plástico este ha sido claramente el material revolucionario del siglo 20
Pero nos va a costar quizá en la piel de los insectos y de los crustáceos podría encontrarse un recambio limpio abundante barato y biodegradable quitosano un material que podría sustituir completamente al plástico en la universidad de harvard un científico español ha analizado íntimamente la estructura química de los exoesqueletos de estos seres
Las proteínas que los conforman pueden ser tanto rígidas como elásticas según se están formando parte de una coraza o de un ala disponen de una capa externa similar a la cera que es resistente al agua el investigador ha observado la capacidad de ciertos hemípteros de controlar su rigidez cuando se inflan
Para absorber la sangre de otras especies el quitosano extraído directamente de los artrópodos podría tener las mismas aplicaciones que el plástico aunque duplica su resistencia y tiene importantes aplicaciones médicas [Música] quizá ahora empecemos a apreciar el verdadero valor de las cabezas de las gambas y los caparazones de los
Cangrejos que nos comemos y luego tiramos a la basura después de la celulosa vegetal los exoesqueletos de los artrópodos son el producto orgánico más abundante de la naturaleza así que quizá algún día no muy lejano dejemos de despreciar esta inmensa biomasa aunque no todo en los insectos es beneficioso
El mosquito es quizá el parásito más peligroso del mundo aunque su daño no se debe a su propia química sino a la transmisión de microorganismos patógenos asociados a su pequeña para situaciones [Música] nos roban una diminuta gota de sangre en cada micro transfusión pero a la vez pueden provocar el contagio de
Enfermedades terribles como la malaria no es intencionado pero ningún otro animal es responsable directo de tantas muertes humanas por el contrario se les puede considerar una de las estirpes más exitosas a que la evolución ha dado lugar [Música] la prueba es la ingente cantidad de ellos que hay
En todos los ecosistemas del mundo y existen desde hace millones de años [Música] han chupado la sangre de los dinosaurios y hoy beben de la nuestra o de la de cualquiera sin importarles el grosor de la piel siempre encuentran un punto débil en sus víctimas usan la misma técnica y herramientas que siempre
Su aparato chupador consiste en una elástica aguja extra fina y perforada por la que pueden inocular y succionar su maestría química consiste en la sustancia que inyecta es un anestésico de gran potencia y de efectos inmediatos en pocos segundos llena de sangre su abdomen se dilata porque su cuerpo como
Hemos visto también es flexible aunque tiene un límite [Música] [Aplausos] si los mosquitos nos matan por millones los monos y las setas han sido usados para curar y evitar a las bacterias desde hace más de tres mil años china en egipto o en centroamérica el hongo de la penicilina ha salvado
Millones de vidas es el gran fabricante de antibióticos que descubrió fleming para evitar el desarrollo de infecciones bacterianas en nuestro organismo hoy todavía seguimos investigando antibióticos naturales para mejorar sus aplicaciones clínicas en el mundo salvaje hay problemas y soluciones la naturaleza inspira la ciencia del biomimetismo es un campo de
Prácticas casi ilimitado pero que debemos respetar mientras lo estudiamos y lo aprovechamos los diferentes reinos han dado lugar desde el principio de los tiempos a incontables productos químicos conocerlos nos ha permitido evolucionar como ningún otro ser ha hecho muchas de esas sustancias ni siquiera hemos tenido que procesarlas
Todas ellas son fórmulas muy útiles con infinidad de aplicaciones pero no están hechas para nosotros debemos usarlas con cuidado son millones de estrategias tantas como especies existen inmersas en una gran guerra eminentemente química que sin embargo se mantiene en equilibrio la naturaleza nos ofrece gratuitamente sus soluciones con ellas podemos vivir
Más y mejor parece lógico respetar la fuente de la que nace nuestro conocimiento [Música]
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