domingo, 18 de octubre de 2009

Hay otras webs

Como dice la entrada, hay otras webs en el mundo que no tienen que ver con internet. De hecho, la palabra web en el Diccionario Oxford aparece traducida como red, malla, telaraña. Y de arañas y del sorprendente producto que son capaces de exudar a través de la parte final de su abdomen, es de lo que va esta entrada. En el plazo de algo más de una semana, y a través de las alertas de bibliografía que recibo regularmente, han caído en mis manos cuatro artículos científicos y dos noticias en el Chemical Engineering News (CEN) que tienen que ver con los esfuerzos de los humanos para reproducir el material que las arañas emplean en sus redes, tras 400 millones de años de evolución hasta conseguir su actual perfección.

Los naturalistas han identificado hasta 40.000 diferentes especies de arañas, de las que aproximadamente la mitad se alimentan cazando presas en sus telarañas. El material que en ellas emplean es del mismo tipo, aunque no idéntico, que el que emplean los gusanos de seda (Bombyx mori) para producir sus envoltorios. Estos últimos son los que los humanos hemos "domesticado" para producir la seda natural en grandes cantidades. Si no hemos sido capaces de organizar "granjas" de arañas para los mismos fines ello se debe a una peculiar característica de la mayoría de las arañas: estos prodigios de la Naturaleza son caníbales de su propia especie, por lo que es muy complicado mantenerlas en cautividad. Por el contrario, a los gusanos de seda, basta asegurarles un adecuado suministro de hojas de mora para que se pongan como locos a producir capullos de seda.

Las sedas de las que hablamos son diferentes en cuanto a sus propiedades, debido a las aplicaciones para las que unos y otras las han ido evolucionando. Así, la seda del gusano ha evolucionado con el propósito de proteger a la pupa durante su metamorfosis hasta el gusano adulto, por lo que se trata de una fibra algo rígida. La de la araña es más deformable y adecuada para absorber y disipar la energía inherente al proceso en el que una presa es atrapada en la red. Además, es capaz de mantener sus propiedades despues de repetidos ciclos de humedad y secado, impuestos por las condiciones metereológicas.

Las fibras de seda están hechas de proteínas y suelen tener diámetros entre 1 y 20 micras, según las especies. Las proteínas son polímeros (¡cómo no!), derivados de una extensa gama de aminoácidos que, como su nombre indica, tienen en su estructura un grupo amina por un lado y un grupo ácido por el otro. Esos aminoácidos con ambos grupos pueden unirse en largas cadenas haciendo que el grupo amina de un lado reaccione con el grupo ácido del otro, dando lugar a un nuevo grupo químico que llamamos amida. Pero cada nueva especie generada sigue teniendo un grupo ácido por un lado y un grupo amina por el otro, con lo que queda abierta la posibilidad de generar largas cadenas con muchos grupos amida. Así que en términos poliméricos, una proteína es una poliamida, igualito que un nylon. Lo que pasa es que en la génesis de proteínas en organismos vivos, la Naturaleza ha utilizado un número importante de aminoácidos que pueden entrar al tresbolillo en la cadena que se genera, así que el número de combinaciones posibles es enorme y, de ahí, la complejidad en dilucidar su estructura y, consiguientemente, en reproducirlas.

La seda de las arañas es una poliamida compleja (una copoliamida diríamos los finos poliméricos) en la que los aminoácidos mayoritarios son la glicina, la alanina y la prolina, aunque hay cantidades menores de tirosina, leucina o glutamina. La seda de los gusanos tienen fundamentalmente glicina y alanina, aunque se han identificado hasta otros 18 aminoácidos en cantidades más pequeñas. Habitualmente esas cadenas se colocan unas junto a otras autoensamblándose (palabra de moda) por enlaces de hidrógeno perpendiculares a la cadena principal, lo que da lugar a sus inusuales propiedades.

En su intento por conseguir obtener en el laboratorio materiales que reproduzcan la seda de las arañas, los humanos estamos haciendo de todo. Por ejemplo, uno de los artículos que me han dado pie a esta entrada [J. Polym. Sci: Part A: Polym. Chem. 47, 3957 (2009)] explora los intentos para producir seda de araña a partir de ingeniería genética realizada sobre ciertos gusanos o bacterias (la conocida Escherichia Coli). Otros, entre los que se encuentran varios investigadores de centros madrileños [Macromolecules, DOI: 10.1021/ma9017235], han explorado la posibilidad de acercarse a las propiedades de la seda de araña partiendo de la seda del gusano de seda, realizando una serie de procesos físicos con ella que mejoren sus propiedades en la dirección adecuada.

No quiero terminar la entrada sin una noticia que daba el CEN del pasado 12 de octubre. Durante cuatro años, cuadrillas de trabajadores de Madagascar han recolectado en las épocas lluviosas hasta un millón de hembras de una variedad de araña gigante que se da en la isla. Se tomaron el trabajo de ponerlas en condiciones de que no se comieran unas a otras y, protegiéndose contra sus picaduras, fueron recogiendo pacientemente los hilos generados, enroscándolos unos con otros en haces entre 96 y 960 filamentos, hasta obtener un tejido de seda natural con el que se fabricó una preciosa alfombra de unos 1x3 metros que se exhibe en el Museo Americano de Historia Natural de Nueva York.

¡Larga vida para las arañas!. Al menos hasta que consigamos destripar su misterioso proceso.

8 comentarios:

luis dijo...

Gracias como siempre Buho, por tus comentarios. Perdona que abuse, pero acabo de llevar a mis chicas a una feria de ciencia y precisamente había un puesto dedicado a las propiedades de las telarañas. Tras una explicación (muy divulgativa por cierto) sobre estructura, estados amorfos y cristalinos, etc. las únicas preguntas de mis chicas (menos poliméricas ellas) fueron:
- ¿y por qué se pegan las presas?
- ¿y por qué no se pegan las arañas?
Prometí buscarlo para no caer en incorreciones, pero no lo he hecho. ¿Tienes la respuesta a mano?. Prometo citar la fuente.

El Búho dijo...

Como siempre las chicas marcando la diferencia. Es una pregunta que nunca me había hecho. Pero la red (internet en este caso) está llena de documentos, más o menos sofisticados, que explican el asunto. Desafortunadamente, los que parecen más serios están en inglés. Pero es fácil resumir lo que todos ellos dicen. Parece ser que para hacer la telaraña y usando diferentes conductos de su abdomen, la araña emplea hilos con capacidad adhesiva en ciertos sitios y otros que no se pegan en otros.Y la araña sabe por dónde debe andar para no pegarse. Aunque a veces tienen accidentes que les hacen quedar atrapadas en su propia trampa.

Anónimo dijo...

Bonita entrada. Solo añadir, que las arañas producen fibras de seda cuya capacidad para absorber energía cinética de una presa es proporcional a la capacidad captora de la araña. Es decir, que las presas demasiado grandes atraviesan la red, y solo quedan las que son abordables. Otro aspecto que nos deja a la altura del barro es que algunas fibras tienen parches pegajosos, mientras que otras, por donde circula la autora del proyecto, no los tienen.

El Búho dijo...

Gracias anónimo. Has remachado mi anterior comentario en contestación al de Luis.

Spider-man dijo...

Muy interesante tu artículo reivindicando a esos animalitos tan beneficiosos- nos libran de infinidad de insectos que nos harían la vida imposible, además de enseñarnos sus habilidades en la fabricación de fibras- y sin embargo tan odiados por las amas de casa en particular y el resto del mundo en general.

luis dijo...

Muchas gracias Buho. Hoy he hablado con mis chicas y les he enseñado tu blog. A ver si se animan. Saludos desde tu Zaragoza.

Gabriela dijo...

Hola Búho, como siempre tan interesante tu blog. Esas explicaciones se agradecen porque nos hacen entender lo inentendible gran parte de las veces. Me gustaría tenerte como profesor. Yo había leído esa característica que hace que la araña no se quede atrapada, pero no el por qué, y me quedo felíz porque hoy aprendí algo nuevo.

Alejandra Salazar dijo...

Super interesante su publicación, gracias por hacer accesible la información a los que no nos dedicamos a la ciencia. Ya me imagino una bacteria E. coli generando tela de araña en un intestino..... menuda obstrucción... espero que las mantengan en placas petri

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Boredom is the highest mental state, según Einstein. Pero, a veces, aburrirse cansa. Y por eso ando en esto, persiguiendo quimiofóbicos.