Investigadores de MIT descubren qué hace que la telaraña gire y se vuelva más fuerte

MIT

Investigadores de China, Gran Bretaña, Estados Unidos y Singapur han descubierto que la telaraña se retuerce bajo la influencia de la humedad ambiental. Los científicos investigaron estas propiedades y el mecanismo de influencia de la humedad en la deformación, y también sugirieron utilizar este efecto como una fuerza motriz para los actuadores, según un artículo publicado en Science Advances.

La seda de araña es un material compuesto de proteínas que atrae a los científicos debido a un conjunto de propiedades inusuales, por ejemplo, la resistencia a la tracción de dichos filamentos es comparable a algunos grados de acero. 

En 2016, los físicos europeos descubrieron el mecanismo de la tensión constante de la telaraña. Resultó que durante la compresión, el hilo se enrolla en gotas de líquido adhesivo y, debido a esto, mantiene la tensión. También se sabe que la red reacciona ante un aumento de la humedad del aire circundante, que se contrae espontáneamente en hasta dos veces. Se cree que la base de esta reacción es la destrucción de los enlaces de hidrógeno en proteínas bajo la acción de grandes cantidades de agua.

El secreto estaba en la humedad 

Un grupo de investigadores dirigido por Markus Buehler, del Instituto de Tecnología de Massachusetts, descubrió que un mecanismo similar conduce no solo a la compresión del hilo, sino también a su torsión espontánea. Para el experimento, los científicos tomaron una telaraña de Nephila pilipesNephila edulis y Argiope versicolor. Durante los experimentos, los investigadores colgaron el indicador de rotación anular en el hilo y colocaron el hilo dentro de una cámara con humedad ajustable.


Configuración experimental
Dabiao Liu et al. / Science Advances, 2019

Los experimentos han demostrado que los hilos giran bajo la acción de la humedad, y los autores encontraron el umbral para el inicio de la rotación. Para la araña N. pilipes, la humedad relativa mínima requerida para la rotación fue de 68%, y para el hilo de A. versicolor el nivel crítico fue de 70%. Las mediciones después de los experimentos mostraron que para el primer hilo, la magnitud de la torsión bajo la acción de la humedad es de 255 grados por milímetro de longitud del hilo. Para el segundo filamento, este valor fue de 127 grados por milímetro. Los estudios de microestructura han demostrado que la superficie de los filamentos se vuelve mucho más fuerte después de la torsión.


El esquema del cálculo del ángulo de giro de la proteína.
Dabiao Liu et al. / Science Advances, 2019

Después de los experimentos, los científicos realizaron una simulación por computadora del comportamiento de las dos proteínas principales de la telaraña, la espidroína 1 y 2. El modelado mostró que en la espidroína 1 a nivel molecular se observa un giro de los elementos debido a la destrucción de los enlaces de hidrógeno. En la espidroína 2, los investigadores vieron la imagen opuesta con un giro consistente en una dirección. Los autores sugieren que el efecto de la rotación coordinada se debe a la presencia de una gran cantidad de prolina en la espidroína 2. Los científicos señalan que consideraron el mecanismo de rotación a nivel molecular, pero no investigaron la contribución de los mecanismos que actúan a mayor escala.


Maria Cervantes
Esta noticia ha sido publicada originalmente en N+1, ciencia que suma.

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