22 enero, 2010

Un hongo puede simular la red vial de Tokio

ResearchBlogging.orgHumm… parece algo extraño el título, ¿que relación puede tener un hongo con la red vial de una metrópolis como Tokio? La verdad es que mucha. Si alguna vez hemos sembrado una colonia de Physarum polycephalum, un hongo filamentoso tipo ameba, habremos observado que tiene una forma muy peculiar de crecimiento. La mayoría de los hongos que conocemos como, los Penicillium o Aspergillum, veremos que tienen un crecimiento tipo radial, como capas de círculos que crecen a partir del centro; pero, nuestro amigo el Physarum crece como un árbol, con muchas ramificaciones como si fueran las venas de un sistema circulatorio, ahora ven la relación con la red vial de Tokio? Aquí una ayuda:

Slime_mould-Tokyo

Ahora imagínense que la línea blanca es la costa japonesa, el punto amarillo en el centro de la figura A es la ciudad de Tokio y cada puntito blanco es una ciudad más pequeña o suburbio a las afueras de Tokio. Como es de esperarse, el Physarum crecerá en el medio de cultivo, que por cierto tiene unos 20cm de ancho. Primero lo hará como una mucosa sin forma, pero a medida que pasan las horas, tomará la forma de una compleja red de conexión. ¿Como lograron esto?

En primer lugar, debemos saber que Physarum evita crecer en regiones con alta intensidad luminosa, así que aprovechándose de esto, pudieron limitar las zonas correspondientes al océano pacífico (costa japonesa) y algunos lagos mediterráneos. Cada puntito en blanco corresponde a una zona con abundantes nutrientes, el resto del medio no contiene nada, así que para que el honguito sobreviva deberá llegar a estas zonas ricas en nutrientes de la manera más rápida y directa. Además, se hizo un estudio en paralelo, para corroborar estos resultados, usando al plasmodium.

Ya se había demostrado que Physarum tenía la capacidad de encontrar el camino más rápido hacia una fuente nutritiva dentro de un laberinto. Los sistemas de conexión que establece Physarum es muy eficiente, altamente balanceado en cuanto al costo de producción, esto gracias a muchas rondas de selección evolutiva. En vez de crecer por todo el medio de cultivo, establecerá un sistema de conexión tubular directo hacia las fuentes nutritivas. Estas redes de conexión tienen características asombrosas, tales como: una distancia total muy corta, muy cercana a la mínima distancia posible requerida para unir todos los puntos; el promedio de la distancia para unir dos diferentes puntos también es muy baja y un alto grado de tolerancia a fallas que vendrían a ser los accidentes geográficos.

physarum

Una vez obtenidos estas redes de conexión biológicas se compararon con las redes viales de Tokio y sus principales ciudades adyacentes observándose una gran similaridad entre ellas (C: Physarum y D: Tokio); y a su vez, estos comparados con el árbol mínimo de expansión (AME: E) y el AME con algunas conexiones más para completar las conexiones entre puntos distantes (F).

Debemos recordar que las redes de transporte son una parte muy importante en la infraestructura y desarrollo de un país, sobre todo en una sociedad industrial como la nuestra. Facilitar y hacer más eficiente el transporte de personas, recursos, materias primas, energías e información mejorará considerablemente la economía de un país. Además, esto no solo es aplicable para carreteras o vías férreas, sino también, para cables de alta tensión de luz que transportan la energía eléctrica desde las centrales hasta las ciudades. Así que todo ingeniero o urbanista, antes de meterse en cualquier proyecto debe tener su cepita de Physarum, un poco de medio de cultivo y una placa petri de 15cm o pedirle ese favor a su buen amigo el biólogo que lo hará por un módico precio.

Referencia:

Tero, A., Takagi, S., Saigusa, T., Ito, K., Bebber, D., Fricker, M., Yumiki, K., Kobayashi, R., & Nakagaki, T. (2010). Rules for Biologically Inspired Adaptive Network Design Science, 327 (5964), 439-442 DOI: 10.1126/science.1177894

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2 comentarios:

  1. Este video lo dice todo:
    http://www.youtube.com/watch?v=zV9XA19I2uU

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  2. Que ingeniosos! q paciencia la de los cientificos, comenzare a hacer figuritas con mis cepitas jejeje

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