Fibra óptica en la playa

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Ratón de mar (Daderot, 2012)

(Contribución de El neutrino a la XXVI edición del Carnaval de Biología, organizada por La Rueda de los Inventos)

(Publicado originalmente en Madrid Sindical)

Cuando hablamos de fibra óptica, pensamos en telecomunicaciones, internet de alta velocidad, televisión por cable... Pero la fibra óptica tiene muchas otras aplicaciones, casi todas más antiguas que los modernos cables de transmisión de datos, desde los endoscopios médicos hasta esas lámparas que parecen un manojo de espaguetis luminosos y que estuvieron tan de moda hace unas pocas décadas.

Una fibra óptica es un hilo de material transparente construido de manera que la luz queda confinada en su interior y mediante múltiples reflexiones en su superficie interna se propaga de un extremo a otro. Esto se consigue aprovechando la reflexión interna total, fenómeno que ocurre cuando la luz que viaja por un medio alcanza la superficie de separación con otro medio de índice de refracción menor con un ángulo grande respecto de la perpendicular. La reflexión interna total es una consecuencia de la refracción de la luz al pasar de un medio a otro, la desviación que sufren los rayos de luz que hacen que un objeto parezca doblarse al introducirlo por ejemplo en el agua. A partir de un cierto ángulo con la perpendicular, esa desviación impide que la luz salga del medio en el que se encuentra. La reflexión interna total es la responsable del brillo de los diamantes, y es la que hace que la superficie del agua, en una piscina, en el mar o en un acuario, parezca un espejo cuando se la ve por debajo con una línea de visión casi horizontal.

Construir fibras ópticas no es fácil, y nadie podía imaginar que ya existeran en la naturaleza. Sin embargo, un animal tan humilde como el ratón de mar, un gusano poliqueto marino que habita en las costas europeas del Atlántico y el Mediterráneo, está cubierto de fibras ópticas.

El ratón de mar (Aphrodita aculeata) es un animal de cuerpo aplanado y ovalado, formado por unos cuarenta segmentos, con el vientre de color pardo amarillento y una densa cobertura de cerdas o filamentos en el dorso. Mide entre tres y siete centímetros de ancho y entre diez y veinte centímetros de longitud, aunque algunos ejemplares alcanzan hasta treinta centímetros. Su nombre procede del aspecto de ratón muerto y embarrado que tiene cuando la marea lo arrastra hasta la playa. El nombre científico, Aphrodita, alude a la semejanza de su región ventral con los genitales femeninos humanos. El ratón de mar vive desde la orilla del mar hasta profundidades de más de 2000 metros; se entierra en la arena o en el fango dejando asomar la parte posterior del cuerpo, por donde absorbe agua para respirar. Es un animal carroñero, que se alimenta principalmente de moluscos y gusanos. El ratón de mar es hermafrodita; todos los individuos poseen órganos reproductores de los dos sexos; sin embargo, no se fecundan a sí mismos, sino que recurren a la fecundación cruzada.

Los filamentos que cubren el dorso del ratón de mar son de dos tipos: unos más gruesos, de hasta medio milímetro de sección, que brillan con un tono rojizo metálico, y otros más finos, de unas diez micras de diámetro, que resplandecen con tonos verdes y azules. Están compuestos de quitina y varias proteínas, y recorridos longitudinalmente en su interior por muchos miles de nanocanales paralelos de entre 0,15 y 0,2 micras de grosor y hasta un centímetro de longitud, ordenados hexagonalmente, que forman un cristal fotónico, el equivalente óptico de un semiconductor. Un cristal fotónico conduce la luz con mucha más eficacia que las fibras ópticas comunes, y es aún más difícil de fabricar. Se cree que las fibras del ratón de mar constituyen un sistema de defensa, para ahuyentar a los depredadores.

Los filamentos del ratón de mar son algo más que una curiosidad zoológica; tienen aplicación en la nanotecnología. En 2010, un grupo de científicos de la Universidad Noruega de Ciencia y Tecnología y de la Universidad de Helsinki los utilizaron como molde para cultivar nanocables y nanotubos de hasta dos centímetros de largo, diez veces más que los nanocables fabricados por métodos tradicionales, y mucho más baratos.