LN ÁNCORA

Costa Rica, Domingo 3 de enero de 2010

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Ciencia

La prodigiosa ingeniería de las arañas

  Extraño ‘arte’ Las arañas arman complejas redes con materiales que la ciencia aún no puede imitar

A los ingenieros nunca les faltaron ideas, sino materiales para realizarlas. Pese a su diseño correcto, el ala delta de Leonardo da Vinci esperó durante 400 años los materiales con el peso y la resistencia necesarios para volar.

En gran parte, la historia de la ingeniería es la historia de la evolución de los materiales. Por esto, los ingenieros más exitosos son las arañas, que tuvieron 380 millones de años para desarrollar el material más resistente y mudable conocido: la seda de la telaraña.

Elástica y estable, a igualdad de peso, la telaraña es cinco veces más resistente que el acero, con cualidades adicionales. Su seda es tan fina que, si un hilo diera la vuelta al mundo, pesaría menos de 500 g y, para romperse bajo su propio peso, debería tener 80 km de largo.

Sin embargo, esos ejemplos son solo dos variantes de la telaraña. La araña de los jardines ( Araneus diadematus ) produce siete clases de fibra que combina en asombrosas estructuras.

Evolución. La primera seda que desarrolló la araña probablemente le haya servido para proteger sus huevos, al extender hilos sobre la tierra que habitaba.

Con los millones de años vinieron otros inventos. Una seda muy resistente –producida a razón de hasta dos metros por minuto– le permitió lanzarse al espacio y hacer acrobacias, lo que amplió su radio de acción. Después vinieron estructuras más complicadas.

Las glándulas del abdomen de la araña se adaptaron para producir fibras especializadas.

Sobre las cuerdas estructurales pudo construir espirales de una fibra que se deforma, absorbe el impacto y regresa lentamente, lo que evita que la presa rebote. Simultáneamente, las cuerdas estructurales vibran para informar a la araña sobre la captura.

Otra fibra, altamente adhesiva, pega la red y refuerza las uniones sometidas a mayores esfuerzos. Una fibra especial retiene el agua para que el hilo se encoja y enrolle bajo cada gota.

Ello da elasticidad adicional a la seda, que se puede extender a cuatro veces su largo original, para soportar objetos pesados. Por último, un hilo engomado rellena el espacio entre los huevos y captura e inmoviliza pequeños insectos.

Las telarañas se han aplicado desde tiempos inmemoriales a las heridas debido a su poder antiséptico: para defenderse de hongos y microorganismos, la telaraña incluye bactericidas y fungicidas.

Ingeniería estructural. La variedad de materiales de que dispone la araña y la posibilidad de combinarlos explican la gama de estructuras que es capaz de construir.

Aunque hay gran diversidad de telarañas, estas suelen dividirse en dos grupos: bidimensionales y tridimensionales.

Las segundas son más primitivas; consisten generalmente de hilos que se cruzan en forma aparentemente caótica, pero que impiden el paso de un insecto en línea recta e interfieren con sus movimientos evasivos.

La viuda negra ( Latrodectus mactans ) tiene un recurso adicional: cubre las fibras templadas con una goma viscosa que, al pegarse a una presa, se sueltan y encogen levantándola hasta la araña: ¡un cordel de pesca automático!

Otra telaraña tridimensional es un laberinto de fibras tensas bajo el cual la araña observa las vibraciones. Un insecto que choca con una de las cuerdas da el aviso. Si el insecto es grande, va rompiendo y doblando las cuerdas que absorben su energía e impiden que vuelva a volar.

Las telarañas bidimensionales son las más conocidas por la belleza de sus diseños geométricos. A esta categoría pertenece la araña de los jardines.

Templadas entre ramas u hojas de pasto, esas telarañas forman un plano cuya estructura es de fibras sumamente resistentes, revestida con una espiral de fibra ligera y pegajosa para la captura.

La araña se traslada solo por la fibra estructural para patrullar la red y para producir “música” que atrae a la pareja; la parte ligera captura y mantiene las presas hasta su llegada.

Hay una gran variedad de telarañas bidimensionales, de acuerdo con el medio que habitan: triangulares (para ramas bifurcadas que no permiten más anclajes) y en forma de escalera (para aprovechar espacios largos).

Asimismo, hay otras arañas que tejen una malla, como red de pescador.

El vuelo suspendido. Además de atrapar presas, la seda es un medio de transporte o cordel de pesca. La viuda negra deja cordeles elásticos que le traen la presa; otras arañas los amarran a una rama y se trasladan volando colgadas de su hilo. A escala humana, cubrirían el equivalente de un kilómetro. Estas arañas también pueden lanzar un cordel pegajoso sobre una presa que, una vez capturada, levantan con la misma cuerda.

Para fabricar seda, las arañas poseen un complejo equipo. Diversas glándulas del abdomen producen la materia prima, una variedad de proteínas que consta de aminoácidos*.

Aunque no se conoce en detalle la estructura molecular de la seda de la telaraña, esta tiene similitud con la del gusano de seda. Está compuesta de trozos de cadenas de aminoácidos en cristales comprimidos en forma de acordeón, rodeados por hilos sueltos.

Al salir de las glándulas, el hilo es presionado y torcido, lo que le da elasticidad. Hay peines para la seda en el punto de salida, y algunas arañas pueden variar el grosor con un cardador en las patas. La araña bola fabrica con la seda un lazo para cazar.

* Los aminoácidos constan de oxígeno, nitrógeno, carbono e hidrógeno, y son la base de todas las proteínas.

FOTOS

  • Nacion.com

    La telaraña es cinco veces más resistente que el acero. Archivo

Muchas clases

en todos lados

Las arañas están presentes en todo el planeta, desde los desiertos más áridos y candentes hasta las regiones polares. Es bien conocida su capacidad de tejer telarañas, que usan para atrapar sus presas, hacer puertas para las madrigueras en el suelo, trasladarse ayudadas por el viento y hacer capullos con sus huevos. Incluso, utilizan las telarañas para el cortejo. Así, los machos de algunas especies presentan, a las hembras, moscas envueltas en telarañas. Otras especies, cazadoras submarinas, usan una telaraña para cubrirse con una burbuja de aire para poder respirar bajo el agua. La tela de una araña está compuesta de proteínas. Una proteína es un compuesto bastante complejo de aminoácidos. A su vez, un aminoácido es una molécula grande compuesta por un grupo amino (nitrógeno e hidrógeno), y un grupo ácido llamado carboxilo (carbono, hidrógeno y oxígeno). Los aminoácidos forman las proteínas, que son como bloques con los que se construyen los seres vivos. Por ejemplo, el cuerpo humano está compuesto de proteínas en un 20%. En el caso de las telarañas, los aminoácidos principales son la glicina y la alanina. La araña los produce por medio de unas glándulas llamadas “hilanderas” en la parte posterior de su abdomen. Estas glándulas unen las proteínas para crear una seda flexible y resistente. Cuando a esta seda se añade una sustancia pegajosa, el resultado es una trampa muy eficiente. Las arañas no producen solamente un tipo de tela. En realidad, fabrican siete tipos diferentes. Por lo general, usan uno para envolver a sus presas una vez capturadas, otro para tejer un capullo para sus huevos, y cinco tipos para la construcción de las telarañas y otras estructuras (como las arañas subterráneas, que excavan un hoyo en el suelo y fabrican una trampa o puerta con tierra y seda). Cada tipo de hilo se produce en hilanderas diferentes, y está compuesto de proteínas diversas. Una telaraña es asombrosa por más de una razón. Su estructura es muy eficiente, pero no es su única propiedad. El hilo de una araña puede llegar a ser cinco veces más resistente que un filamento de acero de igual grosor. Se ha sugerido incluso que, si se tuviera un hilo de araña del grueso de un lápiz, podría llegar a detener un avión Boeing 747 en pleno vuelo. Además, el hilo de una araña se puede estirar hasta el 30% más de su largo original sin romperse. Por todo ello, podemos decir que la tela de una araña es uno de los materiales más resistentes que se conocen. Se han estado haciendo esfuerzos (hasta hora sin éxito) para crear materiales artificiales semejantes. La seda producida por una araña es un ejemplo asombroso de lo que la naturaleza ha llegado a producir, y que la tecnología de materiales sintéticos aún no ha llegado a imitar. (T. U.)

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