8 hechos cautivadores sobre la seda de araña

Las telarañas rara vez causan una buena primera impresión. Incluso si no eres uno de los insectos que están diseñados para capturar, una repentina capa de seda en tu cara puede ser molesta y posiblemente alarmante si no sabes dónde terminó la araña.

Sin embargo, para aquellos de nosotros lo suficientemente grandes como para escapar, la seda de araña merece una segunda mirada. Sus creadores no solo son mucho menos peligrosos para los humanos de lo que comúnmente se cree, y a menudo más útiles que dañinos, sino que su seda es una maravilla de la naturaleza enormemente infravalorada. Y aunque valdría la pena admirar este supermaterial, incluso si no nos sirviera de nada, también tiene un enorme potencial para la humanidad.

Hay muchas razones para agradar (o al menos tolerar) a nuestros vecinos arácnidos, pero si no puede hacer las paces con las arañas, al menos considere hacer una excepción con su seda. Además de capturar mosquitos y otros insectos problemáticos, la seda de araña está repleta de capacidades increíbles, muchas de las cuales los humanos quisieran imitar. Y después de siglos de tratar de aprovechar la magia de la seda de araña, los científicos finalmente están desentrañando algunos de sus secretos más prometedores.

Aquí hay una mirada más cercana a lo que hace que la seda de araña sea tan espectacular, tanto como una maravilla de la biología y un tesoro de biomimética:

1. La seda de araña es más fuerte en peso que el acero.

La seda de araña no solo debe ser pegajosa, sino también fuerte y elástica para evitar fugas. (Foto: Nechaevkon / Shutterstock)

La seda de araña es más ligera que el algodón y hasta 1, 000 veces más delgada que el cabello humano, pero también es increíblemente fuerte para un material tan fino. Esta fuerza descomunal es vital para las arañas, que necesitan su seda para resistir una serie de fuerzas destructivas, desde el aleteo frenético de los insectos atrapados hasta las poderosas ráfagas de viento y lluvia.

Aún así, para los animales de nuestro tamaño, es difícil comprender la fuerza proporcional de la seda de araña a menos que la enmarcamos en términos familiares. Compararlo con el acero puede sonar absurdo, por ejemplo, pero por peso, la seda de araña es más fuerte. Puede carecer de la rigidez del acero, pero tiene una resistencia a la tracción similar y una mayor relación resistencia / densidad.

"Cuantitativamente, la seda de araña es cinco veces más fuerte que el acero del mismo diámetro", explica una hoja informativa de la Facultad de Química de la Universidad de Bristol. También hace comparaciones con Kevlar, que tiene una clasificación de resistencia más alta pero una tenacidad a la fractura más baja que ciertas sedas de araña, según la American Chemical Society (ACS). La seda de araña también es muy elástica, en algunos casos se estira cuatro veces su longitud original sin romperse, y conserva su resistencia por debajo de menos 40 grados centígrados.

Incluso se ha sugerido, pero no probado, obviamente, que un hilo de seda de araña del ancho de un lápiz podría detener un Boeing 747 en vuelo. Sin embargo, en una flexión más natural, la araña de corteza de Darwin de Madagascar puede estirar su dragalina de seda hasta 25 metros (82 pies) a través de grandes ríos, formando las telarañas más grandes conocidas del mundo.

2. La seda de araña es sorprendentemente diversa.

Un gran tejedor de orbes envuelve a su presa con hileras de seda en Australia. (Foto: Graham Winterflood [CC BY-SA 2.0] / Flickr)

A diferencia de los insectos que fabrican seda, que tienden a producir solo un tipo de seda, las arañas producen muchas variedades, cada una especializada para su propio rango de propósitos. Nadie está seguro de cuántos tipos existen, como la bióloga y experta en seda de araña Cheryl Hayashi dijo recientemente a Associated Press, pero los investigadores han identificado varias categorías básicas de seda de araña, cada una producida por una glándula de seda diferente. Una araña individual generalmente puede hacer al menos tres o cuatro tipos de seda, y algunos tejedores de orbes pueden hacer siete.

Aquí hay siete tipos conocidos de glándulas de seda, y para qué se utiliza cada seda:

  • Achniform: Produce hileras de seda, para envolver e inmovilizar presas.
  • Agregado: Produce gotas de "pegamento" para la parte externa de la seda adhesiva.
  • Ampullate (mayor): produce dragalinas no pegajosas, el tipo más fuerte de seda de araña. La seda dragline se usa para varios propósitos, incluidos los radios no adhesivos de una red y las líneas de soporte que las arañas usan como un elevador.
  • Ampullate (menor): la seda de la glándula ampullate menor no es tan fuerte como las dragalinas de la glándula mayor, pero es tan resistente debido a su mayor elasticidad. Se utiliza de muchas maneras, desde la creación de sitios web hasta la envoltura de presas.
  • Cilindriforme: Produce la seda más rígida para sacos protectores de huevos.
  • Flagelliform: produce las fibras elásticas del núcleo de las líneas de captura de una red. Estas fibras están recubiertas con pegamento de la glándula agregada, y su elasticidad permite que el pegamento funcione antes de que la presa pueda rebotar en la red.
  • Piriforme: produce hilos de unión, que forman los discos de fijación que anclan un hilo de seda a una superficie u otro hilo.

Hayashi ha recolectado glándulas de seda de docenas de especies de arañas, pero ella y otros científicos aún solo han arañado la superficie, le dice a AP, señalando que hay más de 48, 000 especies de arañas conocidas por la ciencia en todo el mundo.

3. Las arañas hacen cometas de seda, tirachinas, submarinos y más.

Un bebé cangrejo goldenrod araña globos de un pétalo de flor de cardo. (Foto: thatmacroguy / Shutterstock)

La seda ofrece a las arañas una amplia gama de opciones de alojamiento, desde icónicas espirales hasta tubos, embudos, trampas e incluso submarinos. Estos últimos están construidos principalmente por especies semiacuáticas como la araña Bob Marley, que habita en la playa, que hace que las cámaras de aire salgan a la marea alta, pero hay una especie conocida, la araña campana de buceo, que pasa casi toda su vida bajo el agua. Solo sale de su cámara de aire para tomar presas o reponer el suministro de aire, pero incluso eso no sucede muy a menudo, ya que la burbuja de seda puede extraer oxígeno disuelto del agua exterior.

La seda también puede ser útil para el transporte. Muchas arañas hacen velas de seda, que les permiten viajar largas distancias montando el viento, conocido como "globo". Esta es una forma común para que las arañas se dispersen de su lugar de nacimiento, pero algunas especies también usan el transporte aéreo como adultos. Incluso sin viento, las arañas podrían volar utilizando el campo eléctrico de la Tierra. Y para viajes más cortos, algunos tejedores de orbes usan seda para tirarse a la presa, confiando en el retroceso elástico de la seda para acelerar como un cohete.

Y en uno de los usos más extraños de la seda de araña, una especie de la selva amazónica hace pequeñas torres de seda rodeadas por una pequeña cerca. Poco se sabe sobre los constructores, que reciben el sobrenombre de arañas Silkhenge, ya que las estructuras se parecen vagamente a Stonehenge. Sin embargo, los investigadores al menos han aprendido para qué sirve el Silkhenge: parece ser un corralito protector para los bebés de la araña.

4. La seda pasa de líquido a sólido a medida que sale del cuerpo de una araña.

La magia de la seda de araña proviene en parte de la forma en que una araña la hace girar. (Foto: Ian Fletcher / Shutterstock)

Las glándulas de seda contienen un líquido conocido como "droga giratoria", con proteínas llamadas espidroínas dispuestas en una solución cristalina líquida. Esto viaja a través de pequeños tubos desde la glándula de seda hasta la hilera, donde las proteínas comienzan a alinearse y en parte solidifican la droga. Según la Facultad de Química de la Universidad de Bristol, el fluido de múltiples glándulas de seda puede conducir a la misma hilera, permitiendo que la araña produzca seda con propiedades específicas para una tarea en particular. Cuando sale de la hilera, la droga líquida es seda sólida.

Las propiedades de la seda de araña provienen no solo de las proteínas, sino también de la forma en que las hace girar una araña, como señalaron los científicos en una revisión de investigación de 2011. Cuando las personas toman spidroins de las arañas e intentan recrear la seda de araña, las fibras resultantes "muestran propiedades mecánicas completamente diferentes en comparación con las fibras hiladas por las arañas, lo que indica que el proceso de hilado también es crucial", escribieron.

Eso está ilustrado por las arañas cribelladas, un gran grupo de especies con un órgano especializado llamado cribelo, que produce seda con "adherencia mecánica" en lugar del pegamento líquido de otras arañas. A diferencia de una hilera típica, el cribelo tiene miles de espigas pequeñas, todas ellas producen hilos extremadamente delgados que las arañas peinan con cerdas especializadas en una sola fibra lanuda. En lugar de pegamento, las nanofibras de esta seda parecen atrapar a las presas al fusionarse con una capa cerosa en el cuerpo de un insecto.

5. Algunas arañas reemplazan sus redes diariamente, pero reciclan la seda.

Un tejedor de orbes con respaldo espinoso trabaja en su web en Marietta, Georgia. (Foto: Erin Cogswell / Shutterstock)

Los tejedores de orbes tienden a construir sus redes icónicas en áreas relativamente abiertas, lo que aumenta sus posibilidades de atrapar presas y sus posibilidades de sufrir daños en la red. Estas arañas a menudo reemplazan sus redes todos los días, a veces incluso si todavía parecen estar perfectamente bien, antes de pasar sus tardes esperando a la presa.

Eso puede parecer un desperdicio, especialmente teniendo en cuenta todas las proteínas que las arañas deben usar para producir seda en primer lugar. Sin embargo, incluso si un tejedor de orbes no logra atrapar ningún insecto durante la noche, generalmente tiene suficientes proteínas de seda para derribar esa red y construir una nueva para la noche siguiente. Esto se debe a que la araña se come la seda al eliminar la telaraña vieja, reciclando las proteínas para su próximo intento.

6. Las arañas "sintonizan" y arrancan su seda como una guitarra.

Las arañas pueden aprender mucho incluso de las más pequeñas vibraciones en sus redes. (Foto: Khanistha Sridonchan / Shutterstock)

Cualquiera que haya visto una araña en su red sabe que presta mucha atención incluso a las vibraciones leves, lo que podría indicar una presa atrapada. Sin embargo, en los últimos años, los científicos han descubierto que esto es mucho más complejo de lo que parece. En comparación con otros materiales, la seda de araña puede ajustarse de manera única a una amplia gama de armónicos, según investigadores del Oxford Silk Group de la Universidad de Oxford.

Las arañas "sintonizan" su seda como una guitarra, explican los investigadores, ajustando sus propiedades inherentes, así como las tensiones y conexiones de los hilos en sus redes. Los órganos en las patas de las arañas luego les permiten sentir vibraciones nanométricas en la seda, que transmiten información sorprendentemente detallada sobre múltiples temas. "El sonido de la seda puede decirles qué tipo de comida se enreda en su red y sobre las intenciones y la calidad de un posible compañero", dijo Beth Mortimer del Oxford Silk Group en un comunicado sobre los hallazgos. "Al arrancar la seda como una cuerda de guitarra y escuchar los 'ecos', la araña también puede evaluar el estado de su red".

Además de arrojar más luz sobre los impresionantes poderes de las arañas, los científicos también están interesados ​​en aprender de un material que combina la extrema tenacidad con la capacidad de transmitir datos detallados. "Estos son rasgos que serían muy útiles en la ingeniería ligera", según Fritz Vollrath del Oxford Silk Group, "y podrían conducir a nuevos sensores y actuadores 'inteligentes' integrados".

7. Algunas arañas de seda parecen tener propiedades antimicrobianas.

Tegenaria domestica, conocida como la araña común de la casa o tejedora de embudos, produce seda que inhibe el crecimiento de ciertos tipos de bacterias. (Foto: John A. Anderson / Shutterstock)

Este tipo de interés no es nuevo, ya que los humanos han estado cooptando seda de araña durante miles de años. Los pescadores polinesios han confiado durante mucho tiempo en su dureza para ayudarlos a pescar, por ejemplo, un método que todavía se usa en algunos lugares. Los antiguos soldados griegos y romanos usaban telarañas para evitar que las heridas sangraran, mientras que las personas en las montañas de los Cárpatos trataban las heridas con los tubos de seda de las arañas de telaraña. Es probable que su dureza y elasticidad lo hagan muy adecuado para cubrir heridas, pero se dice que la seda de araña también tiene propiedades antisépticas.

Y de acuerdo con la investigación moderna, estos antiguos apreciadores de la seda de araña pueden haber estado haciendo algo. En un estudio de 2012, los investigadores expusieron una bacteria Gram-positiva y Gram-negativa a la seda de la araña doméstica común (Tegenaria domestica), observando cómo cada una crecía con y sin la seda. Encontraron poco efecto en la prueba Gram-negativa, pero la seda inhibió el crecimiento de la bacteria Gram-positiva. El efecto fue temporal, lo que sugiere que el agente activo es bacteriostático en lugar de bactericida, lo que significa que detiene el crecimiento de bacterias sin necesariamente matarlas. Dado que la seda de araña también es biodegradable, no antigénica y no inflamatoria, esto sugiere un potencial terapéutico significativo.

Más recientemente, los científicos han descubierto cómo aumentar esta propiedad natural de la seda de araña, creando una seda artificial con moléculas de antibióticos químicamente unidas a las fibras. La seda puede responder a la cantidad de bacterias en su entorno, informaron los investigadores en 2017, liberando más antibióticos a medida que crecen más bacterias. Pasará un tiempo antes de que esto se use clínicamente, pero parece prometedor, según los investigadores, que también están buscando andamios de seda de araña para la regeneración de tejidos.

8. Una edad de oro de la seda de araña finalmente podría estar cerca.

Esta capa fue bordada a mano con la seda de 1, 2 millones de arañas doradas de tejer orbes, un proceso que llevó ocho años. Según se informa, el color amarillo brillante es el color natural de la seda de las arañas. (Foto: Oli Scarff / Getty Images)

A pesar de nuestra larga fascinación por la seda de araña, los humanos también han luchado por aprovechar sus poderes a mayor escala. Hemos tenido problemas para cultivar arañas como lo hacemos con los gusanos de seda, en parte debido a la naturaleza territorial y a veces caníbal de sus creadores. Y debido a la finura de su seda, puede tomar 400 arañas para producir un metro cuadrado de tela. Para hacer la capa de seda de araña que se muestra arriba, por ejemplo, un equipo de 80 personas pasó ocho años recolectando seda de 1.2 millones de arañas tejedoras de orbes doradas salvajes en Madagascar (que fueron devueltas a la naturaleza después).

La alternativa al cultivo de arañas es crear seda de araña sintética, que de todos modos podría ser una mejor opción, tanto para nosotros como para las arañas. Sin embargo, esto también ha sido difícil, incluso después de que los científicos comenzaron a revelar la estructura química de la seda de araña. Un gen de seda de araña fue clonado por primera vez en 1990, según la revista Science, lo que permitió a los investigadores agregarlo a otros organismos que podrían producir mejor la seda en masa. Desde entonces, una variedad de criaturas han sido modificadas genéticamente para producir proteínas de seda de araña, incluidas plantas, bacterias, gusanos de seda e incluso cabras. Sin embargo, las proteínas a menudo resultan más cortas y simples que en la seda de araña verdadera, y dado que ninguna de esas otras criaturas tiene hileras, los investigadores aún tienen que hilar la seda ellos mismos.

Sin embargo, después de años de frustración, la tan esperada edad de la seda de araña sintética finalmente puede estar cerca. Varias compañías ahora promocionan su capacidad para fabricar proteínas de seda de araña a partir de bacterias E. coli, levaduras y gusanos de seda, para propósitos que van desde lociones para la piel hasta dispositivos médicos. Es posible que aún tengamos que esperar chalecos antibalas y otras telas resistentes hechas de seda de araña recombinante, una búsqueda que "todavía no está del todo", dijo Hayashi a Science en 2017, pero mientras tanto, los científicos han logrado otro gran avance con menos famoso producto arácnido: cola de araña.

Cuentas de cola de araña se adhieren a un hilo de seda de espiral de captura. (Foto: Sarah Stellwagen [CC BY-ND 4.0] / La conversación)

En junio, dos investigadores estadounidenses publicaron las primeras secuencias completas de dos genes que permiten que las arañas produzcan pegamento, una seda pegajosa y modificada que mantiene a la presa de una araña atrapada en su red. Eso es un gran problema por un par de razones, explican los autores del estudio. Por un lado, utilizaron un método innovador que podría ayudar a los científicos a secuenciar más genes de seda y pegamento, que son difíciles de secuenciar debido a su longitud y estructura repetitiva. Hasta el momento, solo se han secuenciado unos 20 genes completos de seda de araña, y eso "palidece en comparación con lo que existe", dicen los investigadores.

Además de eso, agregan, el pegamento de araña debería ser más fácil de producir en masa que la seda, y podría ofrecer beneficios únicos. Si bien sigue siendo un desafío imitar la forma en que las arañas convierten la droga fluida en seda, el pegamento de araña es un líquido en todas las etapas, lo que podría facilitar su producción en un laboratorio. También podría tener potencial para el control orgánico de plagas, dice la coautora Sarah Stellwagen, investigadora postdoctoral en la Universidad de Maryland, condado de Baltimore, en un comunicado. Los agricultores podrían rociarlo en la pared de un establo para proteger al ganado de los insectos que pican, por ejemplo, y luego enjuagarlo sin preocuparse por la contaminación del agua por la escorrentía contaminada con pesticidas. También podría rociarse en cultivos alimentarios, frustrando las plagas sin riesgo para la salud humana, o en áreas plagadas de mosquitos.

Después de todo, Stellwagen señala: "Esto evolucionó para capturar presas de insectos".

Ahora, unos 300 millones de años después del amanecer de las arañas, su seda y pegamento también ha capturado algo más: nuestra imaginación. Y si las arañas pueden ayudarnos a aprender a hacer telas más resistentes, mejores vendajes, control de plagas más seguro y otros avances, tal vez incluso podamos perdonarlos por tejer todas esas redes a nivel de la cara.

Artículos Relacionados