Seleccionar página

La viuda negra está comenzando a compartir sus secretos: los investigadores han entendido un aspecto clave de cómo estas arañas convierten las proteínas en fibras extremadamente fuertes, algo que en última instancia puede usarse para desarrollar materiales sintéticos más fuertes.

Viuda negra occidental (Latrodectus hesperus). Créditos de la imagen: Bloomingdedalus.

Las telarañas han fascinado a los humanos desde tiempos inmemoriales, pero su capacidad para desarrollar estas fuertes fibras va mucho más allá de la historia de los humanos. Desde que las arañas ancestrales se trasladaron del mar a la tierra en el Devónico (hace más de 400 millones de años), han estado fabricando telarañas. Las primeras telarañas se usaban más para proteger su cuerpo y los huevos, pero poco a poco se usaron para la caza. Primero, sirvieron como guías y luego, como telarañas de tierra o arbustos; eventualmente, se convirtieron en las redes aéreas con las que todos estamos familiarizados hoy.

Las telas de araña son algo intrigante, por varias razones. Para empezar, la razón por la que funcionan tan bien es que permiten que las arañas cacen y coman presas una y otra vez, sin tener que gastar energía para perseguirlas. Pero la construcción de la red en sí requiere una gran inversión de energía y no hay garantía de éxito. En realidad, es bastante común que algunas especies de arañas coman su propia telaraña, para recuperar parte de la energía utilizada en el hilado, esencialmente reciclando algunas de las proteínas en la seda.

Pero la verdadera razón por la que las telas de araña son tan asombrosas es la propia seda. Todas las arañas producen sedas, y una sola araña puede producir hasta siete tipos diferentes de seda, una habilidad que ha evolucionado y se ha vuelto más sofisticada a medida que evolucionaban las arañas. La mayoría de estas sedas tienen propiedades mecánicas absolutamente asombrosas. Exhiben una combinación única de alta resistencia a la tracción y extensibilidad, y libra por libra, la seda de araña es a menudo más resistente que el acero o el Kevlar.

Las arañas viudas negras y sus parientes, en particular, producen una variedad de sedas con propiedades excepcionales. Latrodectus , el género que contiene la viuda negra, es conocido por su color oscuro y marcas rojizas en el abdomen, a menudo en forma de reloj de arena. Más importante aún, estas arañas tienen un veneno inusualmente fuerte.

Sin embargo, lo que le interesaba al nuevo estudio era la seda, no el veneno. Los investigadores tienen una comprensión básica de la estructura química y la composición física de la seda de estas arañas, con la hipótesis principal de que las proteínas de la seda de araña permanecen inactivas como micelas esféricas de tamaño nanométrico antes de ser canalizadas a través del aparato de hilado de las arañas para formar fibras de seda. Pero cada vez que los investigadores intentaron replicar este proceso, fallaron. Faltaba algo en el rompecabezas.

La brecha de conocimiento estaba literalmente en el medio, dijo Nathan C. Gianneschi, de Northwestern. Lo que no entendimos completamente es lo que sucede a escala nanométrica en las glándulas de seda o en el conducto de hilado, el proceso de almacenamiento, transformación y transporte involucrado en que las proteínas se conviertan en fibras.

Resulta que las cosas no son tan simples. Usando espectroscopía de resonancia magnética nuclear (una técnica que también se usa en resonancias magnéticas) y microscopía electrónica (capaz de un aumento mucho mayor que un microscopio óptico), pudieron observar de cerca la glándula proteica donde se originan las fibras de seda. Esto les permitió obtener una visión mucho más detallada de lo que está sucediendo y ver que las proteínas de seda de araña no comienzan como simples micelas esféricas, sino como micelas compuestas complejas. Es esta complejidad la que permite

Ahora sabemos que las sedas de araña viuda negra se hilan a partir de nanoensamblajes jerárquicos (de 200 a 500 nanómetros de diámetro) de proteínas almacenadas en el abdomen de las arañas, en lugar de una solución aleatoria de proteínas individuales o de partículas esféricas simples, dijo Holland.

Esto es notable porque ofrece la visión más detallada de cómo estas arañas producen su seda. La vista recién obtenida es tan detallada que, eventualmente, podría permitir a los investigadores finalmente replicar el proceso y comenzar a producir fibras similares a las de las arañas.

No se puede exagerar el impacto potencial en los materiales y la ingeniería si podemos replicar sintéticamente este proceso natural para producir fibras artificiales a escala, dijo Gianneschi, quien también es director asociado del Instituto Internacional de Nanotecnología y miembro del Instituto Simpson Querrey y el Instituto de Química de los Procesos de la Vida en Northwestern. En pocas palabras, sería transformador.

El artículo Hierarchical Spidroin Micellar Nanoparticles as the Fundamental Precursors of Spider Silks se ha publicado en PNAS.

Compartir 4 Twittear Compartir"