Los superhéroes del cómic de Marvel Ant-Man y Wasp (Hombre Hormiga y Avispa) poseen la capacidad de reducirse temporalmente al tamaño de los insectos, al tiempo que conservan la masa y la fuerza de sus cuerpos humanos normales. Pero un nuevo estudio sugiere que, cuando están del tamaño de un insecto, Ant-Man y la Avispa se enfrentarían a serios desafíos, incluida la privación de oxígeno.
Esos desafíos, junto con sus soluciones de tecnología de microfluidos, serán descritos por el estudiante graduado de ingeniería mecánica Max Mikel-Stites, de Virginia Tech (Estados Unidos), en la 71ª Reunión Anual de la Dinámica de Fluidos (DFD, por sus siglas en inglés) de la Sociedad de Física Americana, que se celebra desde el domingo hasta el martes en el ‘Georgia World Congress Center’, en Atlanta, Georgia.
Mikel-Stites y su asesor, Anne Staples, profesor asociado en el Departamento de Ingeniería Biomédica y Mecánica en Virginia Tech, normalmente estudian la dinámica de fluidos biológicos, con un enfoque particular en la respiración de insectos y los flujos de fluidos a escala de insectos. El laboratorio de Staples ha desarrollado dispositivos microfluídicos inspirados en sistemas respiratorios de insectos en los que la velocidad de flujo y la dirección del flujo a través de canales individuales en el dispositivo se pueden controlar sin el uso de válvulas.
El trabajo, que se analizará en una presentación por separado en la reunión de la DFD, podría reducir la maquinaria de actuación necesaria para los dispositivos microfluídicos utilizados en muchos campos científicos diferentes, y hacerlos más portátiles y económicos. “Aplicar esa perspectiva a Ant-Man y la Avispa parecía algo sencillo de hacer”, dice Mikel-Stites.
En su análisis, los investigadores determinaron que la densidad atmosférica (básicamente, el número de moléculas (por ejemplo, de oxígeno) en un volumen de aire dado) experimentada por los héroes del tamaño de un insecto se reduce a un nivel casi idéntico al del monte Everest llamado “zona de muerte”, donde no hay suficiente oxígeno para que un humano respire.
“Aunque la densidad atmosférica real es la misma para un insecto y para un humano, la densidad atmosférica subjetiva experimentada por un humano que se encoge al tamaño del insecto cambia –explica Mikel-Stites–. Por ejemplo, una persona de tamaño normal que respira profundamente puede aspirar e inhalar cierta cantidad de moléculas de oxígeno. Sin embargo, cuando esa persona se reduce al tamaño de una hormiga, a pesar de que todavía necesita la misma cantidad de moléculas de oxígeno, mucho menos, están disponibles muchas menos en una sola bocanada de aire”.
“LA ZONA DE MUERTE”, A OCHO MIL METROS DE ALTURA
La “zona de muerte” comienza para un humano de tamaño normal a unos ocho mil metros sobre el nivel del mar. Los superhéroes reducidos, calculan los investigadores, se sentirían como si estuvieran a una altura de 7.998 metros, y eso daría lugar a un caso grave, si no mortal, de mal de altura.
Para alguien que no está aclimatado, los síntomas del mal de altura van desde dolor de cabeza y mareos hasta la acumulación de líquido en los pulmones y el cerebro, y posiblemente la muerte. Esto ocurre en parte porque las personas pueden responder al tratar de respirar más rápidamente para aumentar su consumo de oxígeno y porque el cuerpo está intentando funcionar con menos oxígeno de lo que normalmente hace”, detalla.
Y ese no es el alcance de los problemas de Ant-Man y Wasp, según el equipo. Sobre la base de una relación conocida como la Ley de Kleiber, que relaciona la tasa metabólica de un animal con su tamaño, los investigadores encontraron que las tasas metabólicas por unidad de masa de los superhéroes en el tamaño del insecto aumentarían en aproximadamente dos órdenes de magnitud, al igual que sus demandas de oxígeno.
Pero no todo está perdido, gracias a la ciencia. Según Mikel-Stites, el uso de componentes microfluídicos como las bombas Knudsen (que funcionan con gradientes de temperatura) y los compresores de gas a microescala, podrían integrarse en los cascos de Ant-Man y Wasp para ayudarles a respirar en la microescala.
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