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Juan Carlos GilJosé EdelsteinIgnacio CrespoBorja TosarHéctor SocasGastón GiribetFrancis Villatoroesqueletos porosos equinodermos al soluso cosmético esqueleto protodeaster nodosusbioinspiración tecnología esqueletos mineralesprotodeaster nodosus placas terminalesosículos esqueleto estrella de marestructuras visión estrellas de maranálisis tac protodeaster nodosusplacas terminales protodeaster nodosusestructura cristalina protodeaster nodosusresistencia mecánica placas estrella de marcristalitos orientados protodeaster nodosusprotodeaster nodosus y conos de calcitaluz guiada por cristales protodeaster nodosusojo de insecto en protodeaster nodosuscristales radiales en protodeaster nodosuscristales protodeaster nodosus magnifican luzeficiencia cristales ojos estrella de mar70 luz perdida celdillas protodeasterluminosidad multiplicada por 8 protodeasterestructura protodeaster nodosus ojo insectosdetección luminosidad entorno artículo 2014reconstrucción contornos figuras protodeasterojo insectos reconstruye imágenesprotodeaster nodosus y ojo insectossomatidios píxeles imagen burdaestructuras en estrellas de marpuntos ciegos estrellas de marceldas y ángulo protodeaster nodosusamplitud visión estrellas de marestructuras funcionales ojos insectossistema visual estrellas de mardetección de ojos protodeaster nodosusojos estrella de mar protodeaster nodosuscambios de luminosidad protodeaster nodosusexplicación mecanicista protodeaster nodosusTACIgnacio CrespoProtodeaster nodosusPNASArtículo
Protodeaster nodosus placas terminales
Con
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Ignacio Crespo explica los detalles de una investigación sobre la estrella de mar Protodeaster nodosus, enfocándose en el estudio de las placas terminales dentro de su esqueleto.
…el caso de las estrellas de mar no hay una concha, un caparazón, nada parecido, pero es que bajo las estructuras superficiales de sus tejidos, de su epidermis, encontramos también un equivalente: estructuras rígidas que valen para dar sustento al organismo. O sea, efectos prácticos es un esqueleto. Y es un endoesqueleto además, más parecido entonces al nuestro tal vez que al que podría tener una gamba. ¿Y esto es interesante porque sabemos que si secamos al sol equinodermos en general, que son las estrellas de mar, las ofiuras, los erizos de mar, dejan una especie de esqueleto poroso de estructura formada por minerales que se ha utilizado para cuestiones cosméticas, para raspar impurezas en la piel y movidas de estas, pero que también tiene esta posible bioinspiración para la tecnología? Es decir, mira lo que hace la naturaleza, vamos a intentar emularlo. ¿Qué hace entonces esta investigación? Decide ver en esta estrella de pepitas de chocolate cómo funcionan unas estructuras llamadas las placas terminales dentro de la colección de osículos, que así se llaman estas estructuras que forman su esqueleto, y estas placas terminales serían los osículos que hay en el extremo de sus brazos. Además, sabemos que es ahí donde estaba la visión que se detectó en esa otra especie de estrellas de mar hace unos años, así que bueno, hasta aquí tiene sentido. Al hacer un análisis a través de, bueno, TAC a pequeña escala y microscopio electrónico de estas estructuras. Ven que lo primero son tremendamente porosas. Hasta aquí es lo que podríamos esperar en cualquier otro de los osículos o huesecillos, ¿no? Por traducirlo de esa forma, que podríamos que componen su esqueleto. No es nada nuevo. Lo que pasa es que cuando someten a estas estructuras, a estas placas terminales, a presiones mecánicas, pues lo que encuentran es que resisten tres veces más; son muchísimo más resistentes y esto se debe a que tienen una estructura, ellos lo comentan, que a pesar de ser porosa, es un cristal donde todos sus cristalitos están orientados de la misma forma o sea, tiene una estructura muy integrada en su conjunto, muy como un único objeto. Esto es interesante, pero es que a la vez lo que han visto es que hay unos pequeños puntos distribuidos en esta placa terminal que parecen conducir la luz a través de unos conos de calcita; en concreto, la calcita donde hay también magnesio y eso hace que también sea más resistente. Conducen la luz a través de conos que están colocados radialmente. Podemos imaginarlo como el ojo de un insecto en realidad a este punto donde hay celdillas en la superficie, una superficie que es convexa y que si pudiéramos cortarlo, ese ojo, veríamos cómo conducen la luz hasta el centro; se difunden radialmente desde el centro del ojo y en este caso pasa algo similar con estos cristales. Hasta aquí es muy interesante, pero es que resulta que no solamente conducen la luz y punto; lo que han visto es que son muy eficientes magnificando la luz que detectan porque evidentemente parte se pierde. Calcularon que en torno a un 70% de la luz que incide en cada uno de estos cristales no llega a transmitirse hasta el final de cada una de estas celdillas, pero lo que han visto es que cuando se suman todas se llega a multiplicar prácticamente por 8 la luminosidad que detectan. Así que parece que trabajan en conjunto. Esto está bastante chulo y además, como nos recuerda al ojo de los insectos, nos hace pensar que tal vez sí que tengan no solo la capacidad de detectar cambios en la luminosidad del entorno, como decía el artículo del 2014, sino que con esta estructura puedan reconstruir contornos, figuras. Eso mola bastante, pero tiene un problema. Es que lógicamente este estudio ha intentado ir a lo profundo y ha hecho modelos para ver cómo reconstruiría esas imágenes. Lo primero que es importante decir aquí es que, por las películas tal vez tenemos la idea de que el ojo de los insectos reconstruye el mundo que está viendo como si fueran pequeñas imágenes repetidas del mismo objeto; no funciona así, funciona más como si cada uno de estos somatidios fuera un píxel, una imagen muy burda de lo que estamos viendo nosotros donde no vemos cada una de las líneas del contorno sino que parece más bien pixel art. Ven el mundo así más o menos y en el caso de estas estructuras que han encontrado en las estrellas, pues podría ser tal vez eso, podríamos pensarlo; pero cuando hacen este modelo y lo reconstruyen, ven que por cómo están distribuidos el ángulo que hay entre cada una de las celdas, la amplitud que tiene cada una para ver el mundo, hay muchos puntos negros, puntos que no verían, que serían invisibles. en medio de la imagen se formarían huecos. Eso hace que sean poco eficaces y por lo tanto es probable que no tengan esa función porque habría sido muy fácil simplemente que se generaran más o que quedarán más apretados así o simplemente desarrollar otra alternativa. Así que lo que ellos plantean es que tienen la misma función que esos ojos que ya se detectaron en 2014. Cuando digo ojos pongamos siempre las comillas y es que ven cambios de luminosidad y punto. El problema es otro porque aquí podemos aceptar eso y quedarnos tranquilos pero si estamos apostando por una explicación mecanicista de esto está aquí para cumplir esta función tendremos que estar totalmente seguros de que puede cumplir esa función y que magnifique la luz que capta cada una de estas. Celdillas no es suficiente. Tenemos que saber cómo eso, esa luz que llega al final de cada uno de estos conos, después puede integrarla en su comportamiento del organismo. Y hasta donde se ha podido estudiar, a diferencia de lo que se ha visto tal vez en…
Significado #2 · Palabras #1
Ignacio Crespo introduce un nuevo estudio publicado en PNAS sobre estrellas de mar, específicamente la Protodeaster nodosus, destacando que presenta un sistema visual diferente al conocido.
Habla: Ignacio CrespoSignificado #4 · Palabras #4protodeaster nodosus sistema visualpnás estudio protodeaster nodosussistema visual diferente conocidosistema visual protodeaster nodosusresistencia del esqueleto estrellas de marmateriales para nuevos dispositivospantallas resistentes investigadores…lo cual es interesante. Decían en el artículo que, además, era bastante malo el sistema visual que tenían, que en dos metros de distancia ya perdían la visión, así que no se podían alejar mucho de arrecifes o del lugar donde quisieran estar, básicamente. Entonces, ¿qué es lo nuevo? Porque ha salido un estudio en PNAS hace nada, hace un par de semanas, en el que habla de, ojo, que podría ser que las estrellas de mar, al menos de nuevo una especie en concreto, que es la estrella de mar de pepitas de chocolate, el nombre de la Protodeaster nodosus, que la cosa está compleja como en casi todos los nombres biológicos, tiene un sistema visual y ya más o menos lo sabíamos, pero este es el cambio: es un sistema visual diferente al que conocíamos y es un sistema visual que hace algo muy único en las estructuras que podemos encontrar calcificadas en este tipo de animales y es que consigue no. Sólo darle la propiedad de conducir luz y por lo tanto captar diferencias en la luminosidad del entorno, sino que aumenta la resistencia del esqueleto de las estrellas de mar. Y esto es guay porque nos ayuda a entender cómo producir materiales interesantes para crear nuevos dispositivos, pantallas que sean resistentes y de acuerdo, no van a poder mostrar imágenes muy detalladas de nada, pero puede que podamos hacer diales o estructuras más sofisticadas y por aquí tiran los investigadores realmente. Así que podemos partir un poco a poco y lo Primero que tal vez sorprende es eso de un esqueleto en las estrellas de mar, porque solemos pensar que los invertebrados no tienen esqueleto. En realidad ahí depende de la definición: el exoesqueleto, que es esa cutícula que tienen en la superficie, por…
Ignacio Crespo explica los detalles de una investigación sobre la estrella de mar Protodeaster nodosus, enfocándose en el estudio de las placas terminales dentro de su esqueleto.
Habla: Ignacio CrespoSignificado #2 · Palabras #1esqueletos porosos equinodermos al soluso cosmético esqueleto protodeaster nodosusbioinspiración tecnología esqueletos mineralesprotodeaster nodosus placas terminalesosículos esqueleto estrella de marestructuras visión estrellas de maranálisis tac protodeaster nodosusplacas terminales protodeaster nodosusestructura cristalina protodeaster nodosusresistencia mecánica placas estrella de marcristalitos orientados protodeaster nodosusprotodeaster nodosus y conos de calcitaluz guiada por cristales protodeaster nodosusojo de insecto en protodeaster nodosuscristales radiales en protodeaster nodosuscristales protodeaster nodosus magnifican luzeficiencia cristales ojos estrella de mar70 luz perdida celdillas protodeasterluminosidad multiplicada por 8 protodeasterestructura protodeaster nodosus ojo insectosdetección luminosidad entorno artículo 2014reconstrucción contornos figuras protodeasterojo insectos reconstruye imágenesprotodeaster nodosus y ojo insectossomatidios píxeles imagen burdaestructuras en estrellas de marpuntos ciegos estrellas de marceldas y ángulo protodeaster nodosusamplitud visión estrellas de marestructuras funcionales ojos insectossistema visual estrellas de mardetección de ojos protodeaster nodosusojos estrella de mar protodeaster nodosuscambios de luminosidad protodeaster nodosusexplicación mecanicista protodeaster nodosus…el caso de las estrellas de mar no hay una concha, un caparazón, nada parecido, pero es que bajo las estructuras superficiales de sus tejidos, de su epidermis, encontramos también un equivalente: estructuras rígidas que valen para dar sustento al organismo. O sea, efectos prácticos es un esqueleto. Y es un endoesqueleto además, más parecido entonces al nuestro tal vez que al que podría tener una gamba. ¿Y esto es interesante porque sabemos que si secamos al sol equinodermos en general, que son las estrellas de mar, las ofiuras, los erizos de mar, dejan una especie de esqueleto poroso de estructura formada por minerales que se ha utilizado para cuestiones cosméticas, para raspar impurezas en la piel y movidas de estas, pero que también tiene esta posible bioinspiración para la tecnología? Es decir, mira lo que hace la naturaleza, vamos a intentar emularlo. ¿Qué hace entonces esta investigación? Decide ver en esta estrella de pepitas de chocolate cómo funcionan unas estructuras llamadas las placas terminales dentro de la colección de osículos, que así se llaman estas estructuras que forman su esqueleto, y estas placas terminales serían los osículos que hay en el extremo de sus brazos. Además, sabemos que es ahí donde estaba la visión que se detectó en esa otra especie de estrellas de mar hace unos años, así que bueno, hasta aquí tiene sentido. Al hacer un análisis a través de, bueno, TAC a pequeña escala y microscopio electrónico de estas estructuras. Ven que lo primero son tremendamente porosas. Hasta aquí es lo que podríamos esperar en cualquier otro de los osículos o huesecillos, ¿no? Por traducirlo de esa forma, que podríamos que componen su esqueleto. No es nada nuevo. Lo que pasa es que cuando someten a estas estructuras, a estas placas terminales, a presiones mecánicas, pues lo que encuentran es que resisten tres veces más; son muchísimo más resistentes y esto se debe a que tienen una estructura, ellos lo comentan, que a pesar de ser porosa, es un cristal donde todos sus cristalitos están orientados de la misma forma o sea, tiene una estructura muy integrada en su conjunto, muy como un único objeto. Esto es interesante, pero es que a la vez lo que han visto es que hay unos pequeños puntos distribuidos en esta placa terminal que parecen conducir la luz a través de unos conos de calcita; en concreto, la calcita donde hay también magnesio y eso hace que también sea más resistente. Conducen la luz a través de conos que están colocados radialmente. Podemos imaginarlo como el ojo de un insecto en realidad a este punto donde hay celdillas en la superficie, una superficie que es convexa y que si pudiéramos cortarlo, ese ojo, veríamos cómo conducen la luz hasta el centro; se difunden radialmente desde el centro del ojo y en este caso pasa algo similar con estos cristales. Hasta aquí es muy interesante, pero es que resulta que no solamente conducen la luz y punto; lo que han visto es que son muy eficientes magnificando la luz que detectan porque evidentemente parte se pierde. Calcularon que en torno a un 70% de la luz que incide en cada uno de estos cristales no llega a transmitirse hasta el final de cada una de estas celdillas, pero lo que han visto es que cuando se suman todas se llega a multiplicar prácticamente por 8 la luminosidad que detectan. Así que parece que trabajan en conjunto. Esto está bastante chulo y además, como nos recuerda al ojo de los insectos, nos hace pensar que tal vez sí que tengan no solo la capacidad de detectar cambios en la luminosidad del entorno, como decía el artículo del 2014, sino que con esta estructura puedan reconstruir contornos, figuras. Eso mola bastante, pero tiene un problema. Es que lógicamente este estudio ha intentado ir a lo profundo y ha hecho modelos para ver cómo reconstruiría esas imágenes. Lo primero que es importante decir aquí es que, por las películas tal vez tenemos la idea de que el ojo de los insectos reconstruye el mundo que está viendo como si fueran pequeñas imágenes repetidas del mismo objeto; no funciona así, funciona más como si cada uno de estos somatidios fuera un píxel, una imagen muy burda de lo que estamos viendo nosotros donde no vemos cada una de las líneas del contorno sino que parece más bien pixel art. Ven el mundo así más o menos y en el caso de estas estructuras que han encontrado en las estrellas, pues podría ser tal vez eso, podríamos pensarlo; pero cuando hacen este modelo y lo reconstruyen, ven que por cómo están distribuidos el ángulo que hay entre cada una de las celdas, la amplitud que tiene cada una para ver el mundo, hay muchos puntos negros, puntos que no verían, que serían invisibles. en medio de la imagen se formarían huecos. Eso hace que sean poco eficaces y por lo tanto es probable que no tengan esa función porque habría sido muy fácil simplemente que se generaran más o que quedarán más apretados así o simplemente desarrollar otra alternativa. Así que lo que ellos plantean es que tienen la misma función que esos ojos que ya se detectaron en 2014. Cuando digo ojos pongamos siempre las comillas y es que ven cambios de luminosidad y punto. El problema es otro porque aquí podemos aceptar eso y quedarnos tranquilos pero si estamos apostando por una explicación mecanicista de esto está aquí para cumplir esta función tendremos que estar totalmente seguros de que puede cumplir esa función y que magnifique la luz que capta cada una de estas. Celdillas no es suficiente. Tenemos que saber cómo eso, esa luz que llega al final de cada uno de estos conos, después puede integrarla en su comportamiento del organismo. Y hasta donde se ha podido estudiar, a diferencia de lo que se ha visto tal vez en…
Ignacio Crespo plantea dos hipótesis sobre el origen de las estructuras encontradas en la estrella de mar Protodeaster nodosus: una relacionada con la resistencia del material y otra, más especulativa, que sugiere un posible rol visual previo.
Habla: Ignacio CrespoSignificado #6estructura protodeaster nodosus resistenciaexaptación funciones visuales estrella de marsistema nervioso conecta protodeaster nodosusfunción visual pasada protodeaster nodosus…no parece que pasen nervios cerca que puedan convertir la información. Bueno, convertirlo en información, precisamente. Así que genera dudas. Y por supuesto que quedarían abiertas otras explicaciones. Por ejemplo, que esto me parece muy chulo, es que, por un lado, o se han formado estas estructuras porque triplican la resistencia del material a deformaciones, que ya da una gran ventaja evolutiva, y casualmente parece que podrían desarrollar por exaptación otras funciones en el futuro, como pueden ser visuales, si de repente el sistema nervioso consigue conectar de alguna manera, o la contraria, que a mí me gusta más, pero esta no la comentan en el artículo, que es que tal vez en el pasado sí cumplieron esa función. Puede que en el pasado, antecesores de estas estrellas que estamos estudiando, tuvieran un sistema nervioso que conectara con estas estructuras, pero que al final acabara primando más las propiedades mecánicas que tiene que las ópticas, y que de esa forma se…
Ignacio Crespo sugiere una posible función adicional para la concentración de luz en estrellas de mar, comparándola con el efecto de las hormonas.
Habla: Ignacio CrespoSignificado #14 · Palabras #5hormonas en estrellas de marplacas terminales y luzsistema visual protodeaster nodosusartículo deja preguntas abiertas ignacio cresposoluciones especulativas plausibles protodeaster nodosus…otras funciones. Concentrar la luz no solamente puede dar información al sistema nervioso sobre cómo dónde estamos, si ya está avanzando el día o si está pasando un depredador sobre nosotros, sino que podría también catalizar algunas reacciones químicas. Sería interesante ver si al final de estas placas terminales encontramos sustancias que se beneficien de la presencia de luz y que eso sea lo que cambie el comportamiento de las estrellas. Un sistema más lento que los sistemas nerviosos, más parecidos a cómo actúan realmente nuestras hormonas, pero vamos. Eso es por ponernos en lo especulativo porque en realidad son preguntas que el propio artículo deja abiertas, y aunque no da esta solución no es nada loco; es una cosa que podría ocurrir, y ante la duda está bien explicar que el abanico es más amplio del que podríamos pensar, y que todavía queda muchísimo por hacer al respecto. Pero me ha parecido muy chulo, y además es una Analogía con cómo funciona la fibra óptica, la forma en la que consigue conducir la luz: fibra óptica, por esa diferencia de refracción del material que la forma y el aire, pues aquí pasaría algo parecido. Y hablar de primero fibra óptica en seres vivos…