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Tirando del hilo: la asombrosa seda de araña
Esa tela de araña de la foto es una de las estructuras más increíbles de la naturaleza. A pesar de su ligereza, es capaz de parar el impacto de una abeja volando a gran velocidad sin deformarse, y de aguantar enormes pesos sin romperse. Una obra de ingeniería perfeccionada durante años de evolución y creada con uno de los materiales más resistentes y elásticos que existe: La seda de araña
No en vano, las arañas son uno de los animales más exitosos sobre la faz de la tierra. Llevan sobre ella más de 300 millones de años. Han conseguido expandirse por todos los continentes y colonizar la mayoría de los hábitats. La prueba de su éxito es que existen 40.000 especies de arañas, cada una con unas características únicas. Pero hay algo que todas ellas comparten: la capacidad de producir en algún momento de su vida seda, ese material casi mágico que nos tiene totalmente atrapados.
Un encantamiento de siglos
El hombre lleva fascinado por la seda miles de años. Los griegos y romanos usaban las telas de arañas como vendajes y en el año 150 A.C, Claudius Galenus empezó a usarlo como hilo de sutura. Los aborígenes australianos hacían hilos de pesca con ella, y los de Nueva Guinea creaban redes con las que atrapar peces. Pero en realidad, fueron los chinos los primeros en descubrir como manejar la seda a su antojo hace ya 4000 años. Fueron ellos los primeros en extraer el hilo de los capullos que crean los gusanos de seda (Bombyx mori) y usarlo para crear prendas únicas. Un secreto que guardaron celosamente durante siglos aumentando aun más la fascinación y misterio en torno a este tejido.
Pero aunque hay otros animales capaces de producir seda, lo cierto es que las arañas son las grandes maestras. La seda que producen tiene propiedades únicas. Es uno de los materiales más resistentes y flexibles que se conocen. Su dureza supera a las de fibras artificiales como el Nylon o el Kevlar, y es capaz de estirarse hasta un 40% sin deformarse volviendo a su forma original después. Además, es biocompatible, biodegradable, antimicrobiano e hipoalergénico. En resumen, un material único con multitud de aplicaciones.
Los tipos de seda de araña
Aunque hablemos de ella como si se tratara de un único producto, la realidad es que las arañas crean hasta 7 tipos de seda distintas. Cada una de ellas, con unas propiedades y características únicas que la hacen idóneas para su función. Tan solo para construir la típica tela de araña hacen falta 5 hilos distintos.
El marco de la estructura y los radios están hechos con la llamada Seda Estuctural o Ampulácea Mayor, que es fuerte y rígida. Por el contrario, la espiral que rellena la red es tremendamente elástica y resistente para resistir cualquier impacto. Las uniones de la tela se cementan con la seda piriforme de consistencia acuosa y pegajosa. También hay una seda creada únicamente por las hembras para proteger los huevos y otra con la que envuelven a las presas después de capturarlas.
Imagen modificada a partir de Eisold 2011
Cada uno de esos hilos se almacena y produce en unas glándulas especificas situadas en el vientre de la araña. En su interior, se encuentra la seda como una solución acuosa altamente concentrada, y a medida que la araña lo necesita, se forma el hilo. Para ello, es necesario que se cree un gradiente de pH y eliminar el exceso de agua, lo que provoca que la estructura de las proteínas cambie. Se forma así una fibra que se estira y tensa después gracias a unas estructuras especificas que la hilan y que dan las características finales al hilo.
Pero, ¿de qué esta hecha la seda de araña? ¿Cuál es ese material que la hace tan especial?
Esta compuesta casi en su totalidad de una o varias proteínas llamadas espidroínas. Estas proteínas son las que dan las diferentes propiedades al hilo. Se trata de unas proteínas tremendamente largas. Su estructura esta compuesta de una serie de motivos repetidos que aporta la fuerza, y entre medias de estos, una segunda parte flexible que aporta la extensibilidad.
Imagen: via Wikimedia CC BY-SA 3.0
Imitando a la naturaleza: La seda artificial
A medida que los secretos de la seda se han ido desvelando se ha disparado el interés en ella. Pero a diferencia de lo que ocurre con los gusanos de seda, obtener la seda de las arañas no es una tarea fácil. Es necesario inmovilizar completamente al animal y después ir tirando del hilo para recolectarlo. Además, de los 7 tipos de seda que puede crear la araña, con este procedimiento solo se puede obtener uno de ellos, la seda estructural. Ese hilo que se crea de forma constante, y que, al igual que con los escaladores, sirve de cuerda de seguridad
A todas estas complicaciones, todavía hay que sumarle otra: las arañas son unos animales tremendamente territoriales y solitarios. Cuando se encuentran muchas en un espacio reducido pueden volverse muy violentas y acabar comiéndose las unas a las otras. En resumen, criarlas en cautividad no es una tarea sencilla.
Por todos estos motivos, en los últimos años se están haciendo enormes esfuerzos para crear seda artificial en el laboratorio. Se ha probado a producir las proteínas de las seda en bacterias, levaduras, en células de insecto y hasta en la leche de vacas y cabras.
Lo más fácil ha sido crear seda liquida con la que después crear diferentes materiales y estructuras. Por el contrario, conseguir un hilo sintético ha supuesto todo un desafío. Pero finalmente, en el 2017 se consiguió crear el primer hilo de seda de araña artificial imitando el proceso natural que ocurre en las glándulas.
Las aplicaciones de un material único
Además de sus propiedad como textil, la seda de araña es un material biodegradable y biocompatible. Permite que las células crezcan a su alrededor sin que el cuerpo lo rechace, y con el tiempo se degrada y desaparece sin dejar rastro. Por todos estos motivos es un material con muchísimas posibilidades en medicina. A día de hoy se esta usando como tendones artificiales, guías para ayudar al crecimiento de los nervios, andamios para la regeneración de los huesos o como material para reconstruir venas y arterias
Otra de sus increíbles propiedades es que es capaz de preservar en su interior materiales biológicamente activos sin necesidad de frio. Una cualidad que lo hace tremendamente atractivo para transportar y proteger medicamentos. De esta forma, se ha conseguido conservar penicilina a temperatura ambiente durante 2 meses sin perder actividad.
Tras miles de años de fascinación, parece que finalmente hemos logrado desenmarañar el hilo. Y aunque ya nos imaginábamos que los secretos que se escondían en su interior iban a merecer la pena, lo cierto es que la seda de araña no deja de sorprendernos. Sus posibilidades son inmensas y tan solo hemos empezado a jugar con algunas de ellas. Creo que nunca volveremos a mirar una tela de araña igual.
– Referencias:
Decoding the secrets of spider silk https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1369702111700578
The elaborate structure of spider silk. Structure and function of a natural high performance fiber https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2658765/
The biomedical use of silk: Past, Present, Future. Holland et al. 2019. https://www.nature.com/articles/nchembio.2269
Biomimetic spinning of artificial spider silk from a chimeric minispidroin. https://www.nature.com/articles/nchembio.2269
Wikipedia: Seda de Araña
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5 comentarios en “Tirando del hilo: la asombrosa seda de araña”
Maravilloso artículo. Instructivo, claro y ameno. Enhorabuena
Muchísimas gracias Gemma. Me alegro muchísimo que te haya gustado 🙂
De verdad que me he quedado alucinado con la cantidad de información que aprendido de vuestro trabajo sobre la seda de araña 🕷, magnífico trabajo, ilustrativo ameno y muy intuitivo. Muchas gracias.
Muchísimas gracias por tu mensaje Angel. Me alegro muchísimo de que te haya gustado. 🙂
.Yocreíaque yasehbía hibridadogusanos de seda conarañasdando cromo resultado gusanos que fabriaban capullos de seda de araña Oques de l’alè he de cabras y va cas se habia conseguido a través de impressores 3D capaces de regular el pH de l’alè he, conseguir n una producción significativa de seda de araña