Molti mammiferi utilizzano le vibrisse per orientarsi in ambienti bui o in acque fangose. Un gruppo di scienziati dell'università dell'Illinois (Usa) si è ispirato ai baffi animali per mettere a punto un dispositivo utile per la navigazione e l'orientamento dei robot.
Buon esempio. «Quando è buio, i baffi giocano un ruolo chiave per l'esplorazione, la caccia e la vita di molti animali», spiega Cagdas Tuna, principale autore dello studio pubblicato sulla rivista Bioinspiration and Biomimetics. «Per esempio, le foche riescono a catturare pesci al buio seguendo le scie idrodinamiche catturate dalle vibrisse.»
Come funziona. Il dispositivo è costituito da cinque fibre di nitinol (una lega di nichel e titanio con memoria di forma, ossia che dopo una deformazione meccanica o termica riprende la forma originale), super elastiche e ricoperte da cannucce di plastica lunghe 15 cm ciascuna.
Estensimetri - cioè dispositivi che misurano la deformazione di un corpo - alla base di ogni fibra registrano il movimento del "baffo" in un fluido (aria, acqua o altri liquidi). I dati sono poi utilizzati per ricostruire un'immagine del flusso del fluido attorno allo strumento, chiamato whisker array (distesa o matrice di baffi).
Chirurgia. Il nuovo sistema di sensori tattili potrebbe essere impiegato in situazioni in cui radar e sonar faticano a funzionare. Potrebbe servire per la navigazione di veicoli subacquei in acque a ridotta visibilità, ma anche in ambito biomedico: microvibrisse attaccate a un catetere potrebbero orientarsi all'interno di una vena senza danneggiare i tessuti circostanti.
Gli animali hanno poteri che nemmeno immaginiamo: in futuro per simularli potremmo non avere bisogno di speciali protesi hi-tech. Alcuni ricercatori stanno infatti sondando le potenzialità nascoste in alcuni meccanismi biologici che anche l'uomo ha.
Il cane ha un olfatto eccezionale grazie a recettori 20-40 volte più numerosi di quelli dell'uomo. Una ricercatrice americana ha scoperto come l'uomo potrebbe aumentare le proprie capacità olfattive, inibendo un gene (KV1.3). Questa operazione nei topi ha determinato un sensibile aumento dell'olfatto e della capacità di discriminare gli odori. Chissà se lo stesso risultato si potrebbe ottenere sull'uomo? Immaginate come potrebbe essere la caccia al tartufo... senza cane!
Se siete figli degli anni Ottanta ricorderete la donna bionica, Jaime Sommers, protagonista di un celebre telefilm, dotata di un udito capace di attraversare pareti e distanze. In realtà l'uomo ode solo suoni di frequenza compresa tra i 20 e i 20mila hertz, poiché le cellule sensibili al suono sono collocate in profondità dell'orecchio. Elefanti e bovini invece sentono gli infrasuoni, mentre l'unico capace di sentire i passi degli insetti è il pipistrello che grazie al suo udito vola al buio e intercetta le prede servendosi dell'ecolocazione (emette segnali e ascolta l'eco che rimbalza dagli oggetti). Caratteristica che anche l'uomo ha anche se appena accennata: un modo per amplificarla sarebbe chirurgico. Basterebbe cioè rimodellare l'orecchio esterno, o pinna: All'Heuser Hearing Institute nel Kentuky ci stanno lavorando.
Così piccolo eppure così resistente. Parliamo del batterio Deinococcus radiodurans capace di sopravvivere all'esposizione di radiazioni migliaia di volte più forti di quelle a cui sopravvivrebbe un uomo: i suoi geni sono infatti capaci di ripararsi anche dopo dosi tremila volte più elevate (1,5 milioni di rad) di quelle che ucciderebbe un essere umano (500-1000 rad circa). Caratteristica che gli è valsa un posto nel Guinness dei Primati per la maggiore resistenza alle radiazioni.
Un microbiologo americano ha dichiarato di essere vicino a utilizzare enzimi di questo batterio per riparare il dna negli uomini.
Le cellule adulte della salamandra sono capaci di tornare al loro stadio primario di cellule staminali, quelle presenti normalmente nell'embrione. Si spiega così la loro capacità di rigenerazione grazie alla quale una zampa persa in battaglia si ricostruisce nel giro di tre mesi, nervi muscoli e ossa comprese. Gli scienziati sognano il modo di trasferire questa capacità nell'uomo (come già sa fare il fegato), ma questo momento sembra ancora parecchio lontano: per ora ci accontentiamo di impalcature realizzate con un composto di collagene che incoraggiano le cellule.
Bloccare lo sviluppo di un uovo fecondato se le condizioni ambientali sono avverse: nel mondo animale ne hanno la possibilità molti mammiferi, pesci, uccelli e insetti. Tra i più efficienti ci sono i marsupiali. Il wallaby, un piccolo marsupiale australiano, durante i periodi di magra (quando non c'è cibo o se fa troppo freddo) è capace di bloccare lo sviluppo del suo embrione, con una strategia chiamata diapausa. Pensate ad esempio alla possibilità di bloccare lo sviluppo di cellule tumorali o di sbloccare la moltiplicazione di cellule come quelle di cuore o cervello, che di solito non si dividono come le altre. Per questo Geoff Shaw nel suo laboratorio di Melbourne (Australia) sta studiando da vicino la prolactina e la serotonina per il loro ruolo sulla diapausa. Nella foto, il wallaby già nato…
… si può sopravvivere attorno a 7 minuti. Parliamo per noi: sì perché le foche di Weddell sono in grado si stare sott'acqua senz'aria per mezz'ora, immergendosi fino a 600 metri in cerca di cibo. Ma loro come fanno? Durante le loro immersioni, questi animali deviano la circolazione del sangue al cervello e al sistema nervoso centrale che non può fare senza. Questo non significa che le cellule muscolari (private del sangue e di ossigeno) non siano in grado di sopravvivere: esse infatti sono dotate di notevoli quantità di mioglobina, che immagazzina ossigeno e lo rende disponibile al momento necessario. Alla possibilità di aumentare questa sostanza anche nell'uomo ci sta pensando una ricercatrice dell'università del Texas, Shane Kanatous.
Immaginate di essere abituati a farvi le vostre belle ore di sonno ogni notte… e poi l'esame dell'università, la consegna di un progetto o solo una serata tra amici vi costringono a fare tardi... Per non avere problemi basterebbe imparare dagli uccelli migratori che durante le migrazioni riducono notevolmente le loro ore di sonno. Come fanno? Facile: innanzitutto dormono con un occhio aperto, durante il quale è "acceso" solo l'emisfero del cervello opposto all'occhio sbarrato (il cosiddetto "sonno uniemisferico"). Ma non basta: c'è tutta una chimica ancora sconosciuta che permette lunghe veglie, interrotte solo da micro-pennicchelle di 10-20 secondi. Se la prima strategia sarebbe impossibile per l'uomo, dalla seconda potrebbe esserci molto da imparare. Nella foto, uccelli migratori nel cielo di Algeri.
Le aquile puntano la preda da lontano, grazie a un'area della retina, la fovea, dove le cellule della visione sono molto concentrate e che funziona come teleobiettivo, ingrandendo l'immagine anche di 2,5 volte. In quella dell'aquila ci sono un milione di coni fotorecettori per millimetro quadrato, contro i 200 mila dell'uomo: e se si riuscisse a "stipare" più coni nell'occhio umano consentendogli visioni inimmaginabili? Ma si sta lavorando anche sul ruolo dell'opsina, la proteina che negli occhi assorbe le radiazioni luminose, per allargare lo spettro di radiazione percepite (come le ultraviolette o le infrarosse che sono al di sopra e al di sotto della nostra sensibilità). Insospettabili visioni anche per i pesci rossi (e non solo), come quelli della varietà "bubble eye" con i bulbi oculari sporgenti.
Dire le bugie fa allungare il naso. Per la nasica (Nasalis larvatus ) non è una favola ma un fatto naturale.
Appena nata, questa scimmia ha un naso carino e all’insù. Crescendo, il suo naso si trasforma in un “cetriolone” lungo fino a 17,5 cm, che toglie al suo viso un po’ di grazia infantile.
Tuttavia, sembra che questo naso particolare lo renda attraente agli occhi delle femmine della sua specie, che invece mantengono un nasino meno sviluppato.
Ma questa piatta e carnosa protuberanza gli serve anche come arma di difesa contro gli aggressori: funge infatti da cassa di risonanza per le sue urla, che diventano così più nasali e minacciose. Oltre a urlare, la nasica per spaventare i nemici digrigna i denti e agita il suo pene eretto.
A volte essere “presi per il naso” può rivelarsi utile. Rudyard Kipling, scrittore inglese nato in India, ha immaginato la proboscide dell’elefante come un naso che è stato “tirato troppo”. Nel suo racconto “Il piccolo elefante”, infatti, tutti gli elefanti all’origine avevano un naso normale, fino a quando uno di loro, più curioso degli altri, venne letteralmente “preso per il naso” da un coccodrillo, che afferratolo con le sue ganasce cominciò a tirare. Ma il naso allungato si rivelò così utile da essere richiesto dagli altri elefanti.
La proboscide è in grado infatti di svolgere – anche nella realtà - diverse, utili funzioni: raccogliere il cibo e portarlo alla bocca, attingere l’acqua da bere o per irrorarsi nelle giornate calde. Può arrivare a pesare più di 100 kg e contiene oltre 15.000 muscoli, che gli permettono di muoversi in tutte le direzioni.
Essere “attapirato” significa sentirsi avvilito per qualche errore o gaffes. Il tapiro ha infatti un muso allungato, una specie di proboscide in miniatura, come quello che sembra venirci quando siamo un po’ demoralizzati.
Il tapiro (Tapirus terrestris) è parente del rinoceronte e del cavallo e trascorre le sue giornate in solitudine, nascosto tra i cespugli delle foreste del Brasile.
Di notte si aggira invece alla ricerca di cibo, sfruttando il suo olfatto estremamente sviluppato per individuare i germogli più appetitosi. Non di rado lo si trova intento a sguazzare nei fiumi, per rinfrescarsi o cercare cibo. Il naso allungato serve al tapiro anche per respirare sott’acqua.
Il coccodrillo gaviale (Gavialis gangeticus) si può trovare prevalentemente nei fiumi dell’India; per questo viene chiamato anche Gaviale del Gange.
All’estremità del naso i maschi adulti hanno un’appendice bulbosa chiamata “ghara”, che in lingua Hindi significa “vaso”. Questa struttura serve a produrre suoni e bolle, probabilmente per stupire e attrarre la femmina durante il corteggiamento.
Nonostante il gaviale sia dotato di una bella dentiera affilata, sembra che di fronte all’uomo si comporti in modo timido e indifeso.
Non si tratta di un tifoso inglese ma del mandrillo (Mandrillus sphinx) di cui si può dire di tutto tranne che sia monotono.
La prima cosa che balza all’occhio è il colore rosso acceso del suo naso, con rigonfiamenti laterali blu. Per completare il tutto, una bella barba giallastra. Oltre al naso, anche il sedere riprende i toni rosso-blu del volto. Sembra che la vivacità del suo aspetto serva per dimostrare alle femmine quanto sia virile. Queste, infatti. hanno un naso dal colore più smorzato.
Il pipistrello, l’unico mammifero volante, non può usare la vista per orientarsi nello spazio, in quanto è quasi completamente cieco.
Dal naso attraverso le narici vengono emessi degli ultrasuoni che si propagano nello spazio. Quando incontrano degli ostacoli gli ultrasuoni rimbalzano indietro e vengono captati – questa volta dalle orecchie – del pipistrello, che in questo modo riesce a individuarli.
Nella foto, un pipistrello della specie Rhinolophus hipposideros. Il suo caratteristico naso a forma di ferro di cavallo ha la funzione diamplificare gli ultrasuoni emessi dalle narici.
Anche la mata mata (Chelus fimbriatus), una specie di tartaruga diffusa in Sud america, sfrutta il suo organo olfattivo per respirare sott’acqua. Il suo naso è una protuberanza all’insù che usa come un boccaglio, in modo da poter continuare a respirare rimanendo immersa quasi completamente sott’acqua. Un po’ come quando al mare si nuota facendo snorkeling.
Il suo nome in lingua sud americana vuol dire “uccidi, uccidi”, probabilmente perché è una predatrice molto ghiotta di pesce.
Non è detto che solo chi ha un “grosso naso” possa essere un infallibile annusatore.Il maschio della falena pavonia minore (Eudia Pavonia) si piazza al primo posto nel Guinnes dei primati per il senso dell’odorato più acuto: riesce a sentire l’odore di una femmina vergine in un raggio di 11 km.
La femmina secerne una quantità minima di ferormoni, meno di 0,0001 mg, ma i recettori del maschio sono in grado di rivelarne anche una sola singola molecola.
Per il formichiere (Myrmecophaga tridactyla), assaltare formicai e termitai è uno scherzo da ragazzi: la sua arma letale è il lungo muso conico e la lingua lunghissima, che può misurare fino a un metro.
Prima individua il covo degli insetti aiutandosi con il suo prodigioso olfatto (40 volte più sviluppato di quello umano), poi lo rompe con gli artigli uncinati, infine scatena la sua lingua appiccicosa con la quale riesce a catturare fino a 300.000 insetti al giorno.
Il toporagno elefante (Elephantulus rufescens) deve il nome proprio al suo musetto lungo e estremamente flessibile, che ricorda la proboscide dell’elefante. Il naso è ricoperto da lunghe vibrisse tattili, cioè peli estremamente sensibili.
Vive nei terreni sassosi dell’Africa, corre rapidamente, ha ottimo olfatto, nonché ottima vista e udito. Saziarsi per il toporagno è un lavoro incessante: per sopravvivere deve ingerire una quantità di cibo pari al suo peso. Per questo non si ferma mai, armato del suo naso va a caccia di giorno e di notte.
Non è uno scherzo di natura, si tratta dell’ornitorinco: un mammifero australiano che fa della stranezza il suo tratto dominante.
Il suo nome in greco significa “naso d’uccello”; ha le zampe palmate come un’anatra, ma la pelliccia di un castoro; è mammifero, eppure depone le uova come un uccello.
Il suo naso-becco è dotato di speciali sensori che rilevano l’elettricità trasmessa dai corpi degli altri animali, e permettono quindi di localizzarli nell’acqua. Serve inoltre a scavare sul fondo dei fiumi, ad afferrare gamberetti e altri animali mentre nuota.
I pinguini di Adelie sono notoriamente molto timidi, e hanno paura degli uomini: difficile, quindi, studiarli senza interferire con le loro normali abitudini. Per ovviare al problema, e monitorare parametri come battito cardiaco, temperatura e altre informazioni vitali sulla salute dei pennuti, Yvon Le Maho dell'Università di Strasburgo ha ideato un "pinguino su ruote": un robot telecomandato, equipaggiato con telecamera, pensato per entrare all'interno della colonia e arrivare fino a 60 cm dagli animali. Un nuovo "occhio" per i ricercatori, che osservano le sue gesta appostati a 200 metri di distanza.
Foto: © Le Maho et al, Nature Methods
Il pinguino fasullo costruito in fibra di vetro è stato mandato come "infiltrato" nella colonia di Adelie Land, in Antartico (la stessa del film La Marcia dei Pinguini). Il robot è stato accettato a tal punto da essere integrato all'interno della nursery dei pulcini: qui lo vediamo mentre cerca di "tenersi al caldo" con i suoi "coetanei". Pare che gli adulti abbiano anche provato a comunicare con esso eseguendo un tipico canto di benvenuto. Sfortunatamente, non hanno ricevuto risposta (il robot non è programmato per parlare).
Foto: © Le Maho et al, Nature Methods
Le riprese a pelo dell'acqua di una Turtlecam della BBC, capace di immergere il capo - e lo sguardo - anche sott'acqua.
Foto: © John Downer Productions
L'attenta regia di una Turtlecam, che si muove nell'acqua come un sottomarino.
Foto: © John Downer Productions
La Tunacam può nuotare alla stessa velocità dei delfini e farsi inseguire dai cetacei.
Foto: © John Downer Productions
La prospettiva privilegiata di cui gode una Tunacam.
Foto: © John Downer Productions
La Tunacam "gioca" con un delfino, perfettamente immersa nella parte.
Foto: © John Downer Productions
Una Dolphincam pronta ad entrare in azione.
Foto: © John Downer Productions
La Nautiluscam, o Spy Nautilus, somiglia in tutto e per tutto all'omonimo mollusco, diffuso in mare aperto.
Foto: © John Downer Productions
Uno dei momenti preziosi immortalati dalle spycam: mamma delfino insegna al suo cucciolo come saltare fuori dall'acqua.
Foto: © John Downer Productions
Il primo piano di un (vero) delfino nel suo habitat naturale.
Foto: © John Downer Productions
Mai così vicino: una delle inquadrature ravvicinate rese possibili dalle spycam.
Foto: © John Downer Productions
La Snowball cam, usata per le riprese tra i ghiacci, è a forma di palla di neve.
Foto: © John Downer Productions
Può sopportare temperature fino a -30 °C, ma non sempre resiste alla curiosità degli orsi polari.
Foto: © John Downer Productions
Un'altra tipologia di telecamera artica: la Drift Cam, capace di riprese autonome a distanza anche di 50 metri. Serve soprattutto a filmare i movimenti di mamma orsa e dei suoi cuccioli.
Foto: © John Downer Productions
La Blizzard Cam si può addirittura spostare sugli sci, e viene spesso inseguita dagli orsi, che la rincorrono attirati dalla sua velocità. Può muoversi persino sul ghiaccio marino.
Foto: © John Downer Productions
La Iceberg Cam può riprendere le nuotate degli orsi bianchi intenti a far scorta di cibo.
Foto: © John Downer Productions
Una telecamera camuffata da uovo, per riprendere una colonia di pinguini saltarocce.
Foto: © John Downer Productions
La mitica PenguinCam mentre si integra in una colonia di pinguini imperatori.
Foto: © John Downer Productions
Com'è possibile realizzare una foto del genere? (per la risposta vedi foto seguente)
Con una pellicano-cam come questa.
Una mini telecamera simile a un uovo lasciata nei pressi di un nido di aquile.
L'aquila osserva lo strano uovo.
Un sasso nasconde una telecamera che ha comunque incuriosito questa tigre.
Anche il National Geographic Channel utilizza telecamere robotizzate, come nel caso di un documentario sui leoni del Serengeti.
Foto: © National Geographic Channel
I membri del Biomimetic Robotics Laboratory del MIT posano con il loro robot davanti alla sede dell'Università.
Foto: © Jose-Luis Olivares/MIT
Il robot ghepardo del MIT ha il peso e le dimensioni del vero felino.
Foto: © Jose-Luis Olivares/MIT
A differenza dei robot quadrupedi convenzionali il ghepardo del MIT non è nemmeno assetato di energia: è infatti alimentato da motori elettrici ad alta efficienza, nella foto, invece che da motori a gasolio ingombranti e pesanti.
Foto: © Jose-Luis Olivares/MIT
Il volto del Ghepardo-robot.
Foto: © Jose-Luis Olivares/MIT
La fase iniziale di un salto.
Foto: © Jose-Luis Olivares/MIT
La fase centrale di un salto.
Foto: © Jose-Luis Olivares/MIT
La fase finale di un salto.
Foto: © Jose-Luis Olivares/MIT
Foto ricordo durante un'esercitazione sul campo.
Foto: © Jose-Luis Olivares/MIT
