Robótica biohíbrida: ¿por qué estamos creando robots que funcionan con setas?

Un robot parecido a una estrella de mar contrae sus cinco patas para desplazarse por un suelo de madera, sin pilas, batería ni toma de corriente, sino controlado por señales de hongos.

El nuevo robot,  junto con otro de ruedas controlado por hongos, ha sido desarrollado por investigadores de la Universidad de Cornell en Estados Unidos que buscan crear robots inspirados en la naturaleza e integrados en ella.  

La llamada "robótica biohíbrida" es un campo relativamente nuevo que combina células vegetales, animales y fúngicas con materiales sintéticos para crear robots. Diminutos robots biohíbridos fabricados a partir de neuronas de ratón que pueden andar y nadar; robots nadadores para la exploración oceánica utilizando células de medusa; o un robot que camina y pivota a partir de células musculares de rata.

Utilizar células animales en biorobots es caro y éticamente complicado, mientras que las células vegetales tienden a responder más lentamente a los estímulos. Ahora, un nuevo estudio publicado en Science Robotics ha esbozado cómo los hongos podrían ser una pieza clave del rompecabezas de los biohíbridos.

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¿Cómo funciona?

Los investigadores empezaron cultivando micelios (la red de filamentos que conecta los hongos bajo tierra y les permite comunicarse) a partir de varios ejemplares de seta cardo.

Estas setas son fáciles de cultivar y mantener, lo que las hace ideales para robots. Los investigadores cultivaron el hongo y guiaron sus micelios para que crecieran en una suerte de andamio impreso en 3D lleno de electrodos.

Los micelios interconectados emiten impulsos eléctricos en respuesta a los cambios del entorno, como los impulsos que emiten las neuronas de nuestro cerebro para comunicarse entre sí. Como la red micelial estaba conectada a electrodos, sus impulsos eléctricos podían comunicarse con la interfaz de un ordenador. El ordenador convierte esos impulsos eléctricos en órdenes digitales que se envían a las válvulas y motores de los robots para que, por ejemplo, avancen. La conversión informática de impulsos eléctricos en órdenes se inspira en el funcionamiento de las neuronas animales, que convierten los impulsos eléctricos de nuestro cerebro en funciones motoras como mover las extremidades.

La interfaz hongo-ordenador permite la comunicación entre los micelios y el robot, de modo que cuando los investigadores iluminan los micelios, éstos responden con impulsos eléctricos que hacen que los robots se muevan.  

"A los hongos no les gusta la luz, crecen en zonas oscuras", dice Robert Shepherd, ingeniero de la Universidad de Cornell y uno de los autores del estudio. “Como realmente no les gusta la luz, esto proporcionaba una señal fuerte”, explica. Al hacer brillar más luz ultravioleta sobre la interfaz hongo-ordenador, las señales eléctricas de respuesta de los hongos se hicieron más fuertes, haciendo que los robots se movieran más deprisa.

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¿Cómo se utilizarán estos robots biohíbridos?

Esta nueva tecnología podría ser usada en agricultura: los hongos son extremadamente sensibles a su entorno y robots como estos podrían servir para detectar contaminantes químicos, venenos o patógenos en los campos de cultivo mejor que los robots sintéticos.

Los hongos pueden soportar condiciones extremas, según Anand Mishra, ingeniero de la Universidad de Cornell y otro de los autores del estudio. Las células de los hongos pueden sobrevivir en agua muy salada o frío intenso, lo que podría hacer que los robots biohíbridos de hongos fueran mejores que los robots biohíbridos de animales o plantas en entornos extremos. Los hongos también pueden sobrevivir a la radiación mejor que muchos otros organismos, por lo que podrían ayudar a detectar la radiación en lugares peligrosos.

Según Vickie Webster-Wood, ingeniera de la Universidad Carnegie Mellon (EE. UU.) que no participó en el estudio, la nueva investigación es un avance apasionante en el campo de la robótica biohíbrida. Una de las principales ventajas de los robots biohíbridos es su sostenibilidad. "Si intentamos construir un enjambre de robots para vigilar un arrecife de coral y los construimos con componentes electrónicos que contienen metales pesados y plásticos y no somos capaces de recogerlos todos, habremos introducido muchos residuos en el medio ambiente", explica Webster-Wood.

Construir con biología permite a los ingenieros utilizar materiales autóctonos del entorno en el que estará el robot. Un robot biohíbrido fabricado con células vegetales puede ayudar en la reforestación, por ejemplo, o un robot médico construido a partir de las células de una persona podría utilizarse dentro de su cuerpo. Al final de las misiones de estos robots, se necesita menos limpieza y el riesgo de que queden contaminantes nocivos es menor.

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Los hongos están por todas partes, y crear este tipo de robots podría ser más factible en zonas con menos recursos, afirma Webster-Wood. "Eso significa que potencialmente se podría enviar una [cantidad] muy pequeña de micelio a un destino muy remoto donde luego crezca el micelio y se puedan construir robots allí, por lo que podría haber aplicaciones en robótica espacial".

Tanto la accesibilidad como la resistencia de estos nuevos robots controlados por hongos también resultan prometedoras para usos a más largo plazo. Como dice Webster-Wood: "Las condiciones para mantener vivo el micelio parecen más fáciles de conseguir en un robot que los sistemas que necesitamos para mantener vivo el músculo de un ratón, por ejemplo. Así que ahí hay cierto potencial para realizar trabajos medioambientales de misión más larga”.