Científicos de la US y el IBiS descubren el primer metamaterial natural programable en el ojo de la mosca
El ojo de la mosca de la fruta (Drosophila melanogaster) alberga el primer metamaterial natural programable identificado en un ser vivo. Así lo revela un estudio publicado en la revista Nature Communications y liderado por una colaboración internacional en la que participan la Universidad de Sevilla (US), el Instituto de Biomedicina de Sevilla (IBiS) -vinculado al Hospital Universitario Virgen del Rocío-, el Centro Andaluz de Biología del Desarrollo (CABD), adscrito a la Universidad Pablo de Olavide, y el Laboratory for Molecular Cell Biology del University College London (UCL).
El hallazgo demuestra que, durante su formación, el ojo de este insecto posee una malla de células interconectadas que compone triángulos de tamaño variable. Esa red opera exactamente como un metamaterial programable: un sistema cuyas propiedades no dependen solo de la sustancia que lo constituye, sino de cómo se organiza internamente, con una geometría precisa que determina su comportamiento. La distribución de esos triángulos en dos dimensiones contiene las instrucciones exactas para que, al recibir presión hidrostática, el tejido adopte la curvatura tridimensional que la mosca adulta necesita para ver correctamente.
Juan Garrido García, primer autor del trabajo e investigador de la US y el IBiS, lo explicó así: "Hemos descubierto que el ojo de la mosca tiene un 'plano' arquitectónico en 2D que predetermina su forma final en 3D". Garrido García detalló que "este plano permite que el ojo de la mosca tenga zonas más planas, con mayor agudeza visual (por ejemplo, para identificar las frutas donde crece su alimento favorito, las levaduras, o para encontrar pareja), y otras más curvas, de menor resolución, pero de visión más panorámica, para detectar predadores".
Una estructura diminuta con un control extraordinario
La escala del fenómeno resulta igualmente llamativa. El propio Garrido García subrayó: "Otro aspecto sorprendente es el tamaño: el ojo de una mosca tiene un diámetro aproximado de 0.5 milímetros. La naturaleza de metamaterial del ojo en desarrollo permite el control preciso de la forma del ojo en esta escala diminuta". Esa capacidad para gobernar la geometría en dimensiones tan reducidas es, precisamente, lo que confiere al hallazgo su relevancia para la ingeniería de tejidos.
Hacia la morfogénesis sintética
El descubrimiento sienta las bases de lo que los investigadores denominan morfogénesis sintética: la posibilidad de diseñar tejidos vivos programables cuya forma tridimensional se controle mediante sustratos con patrones geométricos definidos. Esta línea de trabajo podría transformar la bioingeniería al permitir la fabricación de órganos artificiales o injertos capaces de desplegar una forma diseñada con alta precisión, sin depender de materiales sintéticos no biológicos. Su aplicación más directa apunta a la medicina regenerativa.
Un proyecto entre biología, matemáticas e ingeniería
La investigación reunió a cuatro grupos con perfiles complementarios. Luis M. Escudero, investigador de la US y el IBiS, lidera el grupo especializado en el análisis matemático de la organización de tejidos biológicos. Fernando Casares, líder de grupo en el CABD, aporta la experiencia en el desarrollo y la evolución del ojo. Desde Londres, Franck Pichaud, al frente del equipo del UCL, contribuyó con su especialización en biología celular de los epitelios y el sistema visual.
El proyecto integró biología celular y genética con modelos matemáticos complejos y simulaciones computacionales desarrolladas en colaboración con la Escuela Técnica Superior de Ingeniería de la Universidad de Sevilla, un cruce de disciplinas que los autores consideran fundamental para avanzar en este campo. El trabajo evidencia que principios propios de la ingeniería de metamateriales llevan millones de años operando en la naturaleza, mucho antes de que la tecnología humana los conceptualizara.