Algunas especies de serpientes, entre ellas víboras de pozo, boas constrictor y pitones, son capaces de localizar y capturar presas con gran precisión, incluso en plena oscuridad. Ahora, un equipo de científicos de la Universidad estadounidense de Houston ha descubierto cómo pueden convertir el calor de organismos, que son más cálidos que su entorno ambiental, en señales eléctricas, lo que les permite ver en la oscuridad.
El trabajo del profesor Pradeep Sharma, publicado en Matter, ofrece una nueva explicación sobre este proceso. Se ha basado en un estudio previo de este mismo equipo, para inducir cualidades piroeléctricas en materiales blandos.
De esta forma, les permite generar una carga eléctrica en respuesta al estrés mecánico, matiza el profesor Sharma. Recuerda que los materiales piezoeléctricos de origen natural son raros y, por lo general, duros y frágiles.
La conversión de calor en electricidad es una propiedad que se cree que se reserva solo para materiales rígidos como los cristales. Sin embargo, estos investigadores, inspirados por la visión infrarroja (IR) de las serpientes, desarrollaron un modelo matemático para convertir estructuras orgánicas blandas en los llamados materiales piroeléctricos.
Este estudio demuestra que la materia blanda y flexible se puede transformar en un material piroeléctrico y, potencialmente, ofrece respuestas a un misterio de hace tiempo: el mecanismo de visión infrarroja en determinadas especies de serpientes.
‘Órgano de pozo’ en el cerebro de las serpientes
“Pensamos que podríamos explicar la detección de infrarrojos de las serpientes si hubiera un material piroeléctrico duro en su órgano de pozo, pero nadie lo encontró”, recuerda el profesor Sharma.
A las víboras de foso, entre otros reptiles, se las conoce bien por su detección de calor. De hecho, su visión es tan sensible que “si un animal aparece en la oscuridad total, incluso durante medio segundo a 40 centímetros de distancia, la víbora de foso podrá detectarlo”, explica este investigador.
Esta capacidad se logra mediante una estructura llamada órgano de pozo, una cámara hueca situada cerca de las fosas nasales de la serpiente que contiene una membrana delgada y flexible. Juega un papel de primer orden en el procesamiento del calor en una señal que pueden detectar. Pero, según el profesor Sharma, “la parte que faltaba en la ecuación era cómo las células neuronales dentro de la membrana del órgano de pozo convierten una firma de calor en electricidad para crear esa señal”.
Conversión de calor a electricidad
El profesor Sharma y su equipo construyeron un modelo matemático para explicar cómo esta conversión de calor a electricidad podría darse en un material orgánico blando. “Aparte de los elementos de diseño más avanzados para hacer un material piroeléctrico blando, todo lo que se necesita es incrustar cargas estáticas y estables en el material, y asegurarse de que no se derramen. Luego, debe asegurarse de que el material sea lo suficientemente suave y sensible a la temperatura. Si se consigue todo esto, actuarán como piroeléctricos. Creemos que eso es exactamente lo que la naturaleza utiliza”, señala.
Aunque los experimentos en laboratorio que utilizan materiales blandos ya han comenzado a autentificar el modelo, se necesitan más investigaciones para confirmar si este mecanismo tiene lugar en las células neuronales de la membrana del órgano de pozo de la serpiente.
El profesor Sharma asegura que, con su modelo, es capaz de crear un material blando artificial con propiedades piroeléctricas. Y sugiere que otros científicos puedan iniciar los experimentos para confirmar o negar si su teoría sobre la detección con visión infarroja de algunas serpientes es correcta.
Paralelamente, tiene la intención de investigar sobre la materia blanda, para ver cómo manipularlos con el fin de generar electricidad únicamente a partir de un campo magnético. El profesor Sharma espera “inspirar el desarrollo de materiales blandos piroeléctricos, piezoeléctricos y magnetoeléctricos, ampliando las posibilidades de cómo generamos electricidad”.