Cosa hanno in comune un pacemaker cardiaco e l’esplorazione degli abissi? Le meduse cyborg. Queste creature marine potenziate elettronicamente stanno aprendo territori inesplorati dell’oceano con una tecnologia sorprendentemente semplice. Il trucco? Sfruttare 500 milioni di anni di evoluzione invece di combatterla.
Il risultato supera qualsiasi aspettativa: sonde marine che costano quanto una pizza (se non siete di Napoli) e funzionano meglio di robot da laboratorio. Diamo un’occhiata insieme.
Meduse cyborg, il pacemaker del mare
Nel laboratorio di Nicole Xu alla University of Colorado Boulder, le meduse luna (Aurelia aurita) galleggiano in acquari illuminati da luci al neon. Ma queste creature traslucide nascondono un segreto tecnologico: dispositivi microelettronici impiantati nel loro corpo le trasformano in esploratori cyborg diretti verso destinazioni impossibili per qualsiasi robot tradizionale.
“Pensate al nostro dispositivo come a un pacemaker sul cuore”, spiega Xu, professoressa assistente nel Paul M. Rady Department of Mechanical Engineering.
“Stiamo stimolando il muscolo natatorio causando contrazioni e dirigendo gli animali verso una certa direzione”.
In altri termini, le meduse cyborg utilizzano elettrodi che attivano i muscoli, permettendo ai ricercatori di guidarle verso aree oceaniche remote difficili da raggiungere. Xu pianifica di aggiungere sensori ai dispositivi che possano raccogliere anche dati critici su temperatura, pH e altre caratteristiche ambientali.
Efficienza che batte qualsiasi robot
Le meduse luna sono gli animali più efficienti dal punto di vista energetico del pianeta. Sono praticamente creature preistoriche, con una struttura corporea semplice rimasta invariata per oltre 500 milioni di anni. Come invertebrati, mancano anche di cervello o midollo spinale, anche se hanno organi di base e una coppia di reti nervose sovrapposte.
La loro superiorità sui robot meccanici emerge chiaramente nei test. Le meduse cyborg possono nuotare contro correnti costanti che le meduse non modificate non riescono a contrastare. Nei test condotti nelle acque costiere del Massachusetts, queste creature potenziate hanno dimostrato velocità di nuoto fino a 2,3 volte superiori alla loro linea di base, raggiungendo velocità assolute fino a 6,6 centimetri al secondo.
Le meduse possono variare da un centimetro a oltre 30 centimetri di diametro. I loro tentacoli corti e fini le aiutano a pungere e catturare prede come zooplancton, larve di crostacei e piccoli pesci. Ma soprattutto, sono state trovate in alcuni dei luoghi più bassi della Terra, inclusa la Fossa delle Marianne, che si trova a circa 11.000 metri sotto la superficie dell’Oceano Pacifico occidentale.
La ricerca che cambia le regole
Xu ha co-creato il concetto di meduse cyborg con il suo ex consulente accademico circa cinque anni fa, e le ha testate per la prima volta sul campo nel 2020, guidandole nelle acque oceaniche poco profonde al largo della costa di Woods Hole, Massachusetts.
Oggi, gran parte del tempo di Xu è dedicato allo studio di come le meduse luna si muovano attraverso l’acqua con tale facilità. Xu, l’associato di ricerca Yunxing Su e la studentessa laureata Mija Jovchevska hanno pubblicato un nuovo studio su Physical Review Fluids che ha coinvolto l’aggiunta di particelle biodegradabili a un acquario di meduse.
I ricercatori hanno poi fatto brillare un laser attraverso l’acquario per illuminare le particelle sospese nell’acqua e visualizzare come scorre l’acqua quando le meduse nuotano. In passato, i ricercatori hanno utilizzato traccianti sintetici come perline di vetro rivestite d’argento per osservare i modelli di flusso subacqueo, ma il nuovo studio suggerisce che le particelle biodegradabili, come l’amido di mais, potrebbero essere alternative più sostenibili, più economiche e meno tossiche.
Meduse cyborg, vantaggi economici ed ecologici
I numeri parlano chiaro. Misurare i cambiamenti nell’oceano è essenziale per comprendere come le attività umane stiano influenzando tutta la vita sulla Terra, ma alcune aree sono difficili da studiare senza attrezzature proibitivamente costose. Le meduse cyborg offrono una soluzione economica a questo problema.
Il costo totale è di circa 20 dollari per esemplare, secondo Xu, il che rende le meduse bioniche un’alternativa attraente al noleggio di un nave da ricerca che può costare più di 50.000 dollari al giorno per funzionare.
Utilizzando la capacità naturale delle meduse di resistere a pressioni estreme nell’oceano profondo e la loro capacità di autoalimentarsi nutrendosi, la nostra sfida ingegneristica è molto più gestibile. Dobbiamo ancora progettare il pacchetto di sensori che resistano alle stesse pressioni schiaccianti, ma sarà molto più facile da progettare rispetto a un veicolo sottomarino completo che opera a quelle profondità.
Oltre alle implicazioni per la ricerca oceanica e climatica, Xu crede che possiamo trarre ispirazione dalle meduse.
“C’è davvero qualcosa di speciale nel modo in cui nuotano le meduse luna. Vogliamo sfruttarlo per creare veicoli subacquei di nuova generazione più efficienti dal punto di vista energetico”.
Questioni etiche e sostenibilità (potevo esimermi? Ovviamente no)
C’è ancora molto da imparare sull’etica dello studio degli invertebrati. In un articolo pubblicato su Bioinspiration & Biomimetics all’inizio del 2025, Xu e altri hanno sottolineato la necessità di ulteriori indagini su come la ricerca influenzi gli invertebrati.
Una volta si credeva ampiamente che gli invertebrati non potessero provare dolore, ma ci sono prove crescenti che alcuni reagiscano a stimoli avversivi. Attraverso tutta la sua ricerca, Xu dice di sforzarsi di ridurre al minimo i danni agli animali con cui lavora.
Quando sono stressate, le meduse luna possono secernere muco extra e spesso smettono di riprodursi. Ma le meduse di Xu non hanno mostrato una maggiore produzione di muco, e piccoli polipi (meduse baby delle dimensioni di una capocchia di spillo) rivestono l’interno degli acquari delle meduse di Xu.
Lei e lo studente laureato Charlie Fraga stanno anche lavorando per rendere le meduse più facili da “guidare” in un ambiente naturale reale. Andando avanti, Xu spera di progettare altri strumenti ispirati dalla natura per studiare l’oceano. La ricercatrice ha evidenziato come le meduse cyborg pongano ulteriori questioni etiche riguardo alle potenziali conseguenze ecologiche come strumenti di monitoraggio oceanico, incluso l’impatto dei rifiuti elettronici nell’oceano.
“È nostra responsabilità come ricercatori pensare a queste considerazioni etiche in anticipo”, ha detto Xu. “Ma per quanto possiamo dire, le meduse stanno bene. Stanno prosperando”.
Ad ogni modo, le meduse cyborg potrebbero essere solo l’inizio di una nuova era nell’esplorazione marina, dove la biologia e la tecnologia danzano insieme proprio come le creature traslucide che le ispirano.
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