'Wearables' y dispositivos hechos con hongos: biomateriales para un futuro de ciencia ficción

Los hongos se cuentan entre los organismos más antiguos y tenaces del mundo. Y ahora también podrían encontrarse entre los materiales de confección de ropa, gadgets y de construcción más útiles. Una investigación llevada a cabo en una colaboración entre la Universidad del Oeste de Inglaterra, Bristol (UWE Bristol), Mogu, el Instituto Italiano de Tecnología y los Estudios de Informática, Multimedia y Telecomunicación de la Universitat Oberta de Catalunya (UOC) ha demostrado que estos organismos tienen propiedades increíbles que permitirían poder sentir y procesar diversos estímulos externos: la luz, las deformaciones, la temperatura, la presencia de sustancias químicas y hasta señales eléctricas.

El trabajo podría impulsar la aparición de nuevos materiales fúngicos que ofrecen un sinfín de características interesantes, entre las que se encuentran su sostenibilidad, durabilidad, capacidad de reparación y adaptabilidad. El estudio, que explora la capacidad de utilizar los hongos como componentes para wearables o dispositivos portátiles, ha comprobado la posibilidad de utilizar estos biomateriales como sensores eficientes y llenos de aplicaciones.

Hongos para hacer que los wearables inteligentes sean «más inteligentes»

Pocas personas pensarían en los hongos como un material adecuado para confeccionar un dispositivo, especialmente si este es inteligente, como un podómetro o un móvil. Los dispositivos ponibles (wearables) requieren de sofisticados circuitos conectados a sensores, así como cierta capacidad de computación. Esto, grosso modo, es lo que los define como «inteligentes», algo que conseguimos mediante complicados procedimientos y materiales. Sin embargo, la colaboración entre Andrew Adamatzky; Anna Nikolaidou, del Laboratorio de Informática no Convencional de la UWE Bristol; Antoni Gandia, director de Tecnología de Mogu; Alessandro Chiolerio, del Instituto Italiano de Tecnología, de Turín, y Mohammad Mahdi Dehshibi, investigador del Scene Understanding and Artificial Intelligence Lab (SUNAI) de la UOC, han demostrado que entre dichos materiales podemos encontrar los hongos.

Para ello, el reciente estudio «Reactive fungal wearable», publicado en Biosystems, analiza la capacidad del Pleurotus ostreatus, el champiñón ostra, para detectar posibles señales procedentes del entorno, lo que incluiría, por ejemplo, el cuerpo humano. Con el objetivo de demostrar la reactividad que presenta este hongo como biomaterial, el estudio analiza y recoge su papel como biosensor capaz de distinguir estímulos químicos, mecánicos y eléctricos.

«Los hongos son el grupo de organismos vivos más grande, más ampliamente distribuido y más antiguo del mundo», explica Mohammad Mahdi Dehshibi. «Crecen extremadamente rápido y se adhieren al sustrato que combinas con ellos». Según señala el investigador de la UOC, los hongos son capaces, incluso, de procesar información de una forma parecida a como lo haría un ordenador.

«Podemos reprogramar la geometría y la estructura teórica de gráficos de las redes de micelio —el conjunto de filamentos que forman la parte vegetativa de un hongo— y luego usar la actividad eléctrica de los hongos para realizar circuitos de computación», confirma. «Los hongos no solo responden a los estímulos y disparan señales en consecuencia, sino que también nos permiten manipularlos para realizar una tarea computacional, es decir, procesar información». De esta manera, nos encontramos ante la posibilidad de crear auténticos componentes de ordenador con material fúngico, capaces de sentir y reaccionar ante ciertas señales externas, de una manera única.

¿Por qué usar hongos?

Los hongos plantean, en superficie, una serie de problemas importantes. Por ejemplo, hay que mantenerlos, se degradan, son limitadamente resistentes, pueden producir olores... Lo cierto es que la gran mayoría de estos problemas ya han sido resueltos. Y, es más, se ha hecho de una forma increíblemente exitosa. «En términos generales, trabajar con organismos vivos tiene sus propias dificultades», confirma el investigador. Sin embargo, analizando todas las posibilidades, el equipo ha seleccionado a los basidiomicetos, una división del reino de los hongos.

Estos no tienen tanta relación con infecciones y problemas asociados a otros hongos cuando se cultivan en interiores. Además, señala Dehshibi, los productos a base de micelio para la industria de la construcción ya son de uso comercial. «Puedes darles forma, de manera muy similar a como lo harías con el cemento», añade, «pero, para desarrollar un espacio geométrico, necesitas solo entre cinco días y dos semanas. También tienen un impacto limitado. De hecho, dado que utilizan fuentes de residuos para crecer, podría entenderse que son respetuosos con el medioambiente», sugiere.

En el mundo existen ya varios ejemplos de lo que se conoce como «arquitectura fúngica», construida con biomateriales procedentes de los hongos. Las estrategias existentes para este campo implican hacer crecer el organismo en una forma apropiada en pequeños módulos, como ladrillos, bloques u hojas. Luego se secan para matar el organismo y formar un compuesto sostenible e inodoro.

Sin embargo, cuando el micelio permanece vivo e integrado en nanopartículas y polímeros, se puede llevar más allá y utilizarse para desarrollar componentes electrónicos, explica el experto. «Este sustrato informático se cultiva dentro de un molde de tejido para darle forma y proporcionar una estructura adicional. Durante la última década, el equipo del profesor Adamatzky ha producido varios prototipos de dispositivos de detección y computación a partir del moho mucilaginoso Physarum polycephalum, incluidos varios procesadores de geometría computacional y dispositivos electrónicos híbridos.»

El camino por recorrer

Aunque el equipo de Adamatzky ha descubierto que el moho mucilaginoso es un sustrato adecuado para la informática no convencional, su constante evolución impide la fabricación de dispositivos de larga duración y los limita a meros componentes experimentales.

Sin embargo, apunta Dehshibi, los basidiomicetos, por su desarrollo y comportamiento, tienen mayor disponibilidad y son menos vulnerables, más grandes y más fáciles de manipular, entre otras cosas. Con el Pleurotus ostreatus, tal y como han comprobado en el último estudio publicado, se puede experimentar fácilmente en exteriores, lo que abre puertas a nuevas aplicaciones. Esto convierte a los hongos en un objeto ideal para la creación de futuros dispositivos informáticos vivos.

«En mi opinión, todavía se deben abordar dos desafíos importantes», anota el investigador. «El primero consiste en implementar realmente la computación [de estos sistemas fúngicos] con propósito, es decir, una computación que tenga sentido. El segundo sería caracterizar las propiedades de los sustratos fúngicos mediante mapeos booleanos para descubrir el verdadero potencial computacional de las redes de micelio». En otras palabras: aunque sabemos que existe potencial en este tipo de aplicaciones, todavía hay que explorar hasta dónde llega dicho potencial y cómo podemos usarlo en la práctica.

Eso no parece tan lejano. El prototipo inicial desarrollado por el equipo, y que forma parte del estudio, ayudará en un futuro a diseñar y fabricar edificios con capacidades únicas, gracias a los biomateriales hechos con hongos. «Este enfoque innovador promueve el uso de un organismo vivo que se puede usar como material de construcción y que también está adaptado para computar». Al final de este proyecto, en diciembre de 2022, el proyecto FUNGAR construirá un edificio fúngico a escala real en Dinamarca e Italia, además de una versión más pequeña en el Campus Frenchay de la UWE Bristol.

«Hasta ahora, solo se han fabricado pequeños módulos, como ladrillos y láminas. Sin embargo, la NASA también está interesada en la idea y está tratando de construir bases en la Luna y Marte para enviar esporas inactivas a los planetas», afirma el investigador de la UOC. «Vivir dentro de un hongo parece un poco extraño, pero ¿por qué resulta tan raro pensar que podríamos vivir en el interior de algo vivo? Sería un movimiento ecológico bastante interesante, que permitiría prescindir del hormigón, el vidrio y la madera. Piensa en escuelas, oficinas y hospitales que están creciendo, regenerándose y muriendo; es la cúspide de la vida sostenible», concluye Dehshibi.

Para los autores del artículo, el objetivo de las computadoras fúngicas no es reemplazar los chips de silicio. Las reacciones fúngicas son demasiado lentas para eso. Opinan, sin embargo, que se podría usar el micelio que crece en un ecosistema como un «sensor ambiental a gran escala». Las redes fúngicas, razonan, monitorizan una gran cantidad de flujos de datos como parte de su día a día. Si pudiéramos conectarnos a las redes miceliales e interpretar las señales que utilizan para procesar la información, podríamos aprender más sobre lo que está sucediendo en un ecosistema.

Esta investigación de la UOC favorece el objetivo de desarrollo sostenible (ODS) 9, para construir infraestructuras resilientes, promover la industrialización sostenible y fomentar la innovación.

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Adamatzky, Andrew; Nikolaidou, Anna; Gandia, Antoni; Chiolerio, Alessandro; Mohammad Mahdi Dehshibi, Mohammad Mahdi. «Reactive fungal wearable», Biosystems, vol. 199, 2021, 104304, ISSN 0303-2647, https://doi.org/10.1016/j.biosystems.2020.104304.

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