Un hongo que puede simular la red vial de Tokio

Si alguna vez siembran una colonia de Physarum polycephalum, un hongo filamentoso tipo ameba, podrán ver que tiene una forma muy peculiar de crecimiento.

A diferencia de los hongos más comunes como Penicillium o Aspergillum, que tienen un crecimiento del tipo radial formando capas circulares que crecen a partir del centro de la placa petri, el Physarum lo hace como un árbol, con muchas ramificaciones como si fueran las venas de un sistema circulatorio. Lo interesante de ello es que puede formar patrones similares a una red vial. Es decir, busca la forma más eficiente (rápida y directa) de llegar de un punto a otro.

Lo que se ve en la imagen es una colonia de Physarum (en color amarillo) creciendo durante un día dentro de una placa petri con un medio de cultivo sin nutrientes. En vista que el hongo evita las zonas muy iluminadas, un grupo de investigadores japoneses utilizaron un haz de luz para delimitar la zona de crecimiento del Physarum, la cual tenía la forma de la línea costera de la ciudad de Tokio. Adicionalmente, colocaron dentro de la placa petri zonas puntuales ricas en nutrientes en los lugares donde habrían suburbios y zonas residenciales.

Durante las primeras horas, el hongo crecía como una mucosa amorfa. Pero a medida que pasaba el tiempo, empezó a tomar la forma de una compleja red de conexión buscando la manera más rápida y directa de alcanzar las zonas ricas en nutrientes para poder sobrevivir.

Anteriormente, ya se había demostrado que Physarum tenía la capacidad de encontrar el camino más rápido hacia una fuente nutritiva dentro de un laberinto. Los sistemas de conexión que establece este hongo son muy eficientes y altamente balanceados en cuanto al costo de producción. Ellos evitan gastar energías creciendo por todo el medio de cultivo, por lo que buscan un sistema de conexión tubular directo hacia las fuentes nutritivas.

Estas redes de conexión tienen características asombrosas. Por ejemplo, la longitud total de la red es cercana a la mínima distancia posible requerida para unir todos los puntos distribuidos en un mismo espacio. Asimismo, la distancia promedio para unir dos diferentes puntos también es muy corta y poseen una gran capacidad para eludir obstáculos como si fueran ingenieros diseñando pistas que eviten pasar sobre fallas geológicas.

Los investigadores compararon las redes formadas por Physarum (A, B y C) con las redes viales de Tokio y sus principales ciudades y suburbios adyacentes (D), observándose una gran similaridad entre ellas. Adicionalmente, estas redes fueron comparadas con otras desarrolladas por las computadoras (E y F).

Debemos recordar que las redes de transporte son una parte muy importante en la infraestructura y desarrollo de un país, sobre todo en una sociedad industrial como la nuestra.Por ello, es importante facilitar y hacer más eficiente el transporte de personas, recursos, materias primas, energías e información. Además, esto no solo es aplicable para carreteras o vías férreas, sino también, para cables de alta tensión de luz que transportan la energía eléctrica desde las centrales hasta las ciudades. 

Referencia:

Tero, A., Takagi, S., Saigusa, T., Ito, K., Bebber, D., Fricker, M., Yumiki, K., Kobayashi, R., & Nakagaki, T. (2010). Rules for Biologically Inspired Adaptive Network Design Science, 327 (5964), 439-442 DOI: 10.1126/science.1177894

[Entrada publicada originalmente el 22 de enero de 2010]