¿Por qué la seda de araña es más fuerte que el acero a pesar de ser muy frágil?

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La seda de araña se considera desde hace mucho tiempo el material natural más increíblemente duradero. Incluso hay especies de arañas que producen una seda cinco veces más fuerte que el acero, como la araña marrón Loxosceles reclusa. Pero también debemos preguntarnos por qué la seda de araña parece tan frágil pero tiene tanta resistencia. Esta es también una pregunta que preocupa a los científicos , y recientemente han encontrado la respuesta.

La seda de araña es muy fuerte, incluso más fuerte que el alambre de acero.

La seda de araña tiene una estructura única.

La seda de araña es una fibra proteica que las arañas producen y tejen. Utilizan seda para fabricar redes para atrapar presas o proteger sus huevos y crías de araña. La fuerte estructura de estos hilos de seda permite a las arañas capturar presas muchas veces más grandes que ellas.

Recientemente, investigadores de la Facultad de Ciencias Aplicadas del College of William and Mary (EE. UU.) utilizaron un microscopio de fuerza atómica para observar la microestructura de las fibras de seda que las arañas reclusas pardas crean para proteger los huevos y atrapar presas. Descubrieron que cada hebra de seda de araña, que es más delgada que un cabello humano, en realidad está compuesta de miles de nanofibras diferentes, de sólo 20 nm de diámetro y alrededor de 1 μm de largo.

Puede que estas nanofibras no parezcan largas, pero pueden estirarse más de 50 veces su tamaño original. Es esta estructura la que hace que la seda de araña sea muy resistente y fuerte, con una resistencia y durabilidad hasta 5 veces mayor que una barra de acero del mismo tamaño.

La seda de araña puede estirarse hasta 50 veces su tamaño original.

Anteriormente, científicos de todo el mundo habían afirmado que la seda de araña estaba hecha de nanofibras, pero no había evidencia sólida hasta que este descubrimiento fue publicado en la revista científica ACS Macro Letters (EE. UU.).

La razón es que la seda de la araña reclusa parda está compuesta de nanofibras dispuestas de forma plana, no cilíndrica como la de la mayoría de las otras arañas. Esto hace que sea más fácil para los científicos observarlos utilizando microscopios de fuerza atómica.

Este resultado se suma a la investigación que el equipo realizó en 2017, demostrando cómo las arañas reclusas pardas fortalecen sus hilos de seda utilizando una técnica de bucle especial. Similar a una pequeña máquina de coser, la araña reclusa parda teje alrededor de 20 nanohilos por milímetro de seda que hila para fortalecer el hilo, evitando que se rompa.

Se “sacrifica” un hilo de seda de araña para mantener la estructura general.

Varios expertos en mecánica molecular han examinado las redes de distintas especies de arañas, incluidas la araña de jardín europea Araneus diadematus y la araña tejedora Nephila clavipes. Al estudiar la seda a nivel molecular, descubrieron que podían explicar la resistencia de las telarañas.

El Dr. Buehler explica que se pueden "sacrificar" hebras individuales para mantener la estructura general. "Cuando se tira de un hilo de seda, su estructura molecular se estira a medida que aumenta la fuerza, estirando el hilo", dijo.

La seda de araña sólo se rompe cuando quiere mantener su estructura general.

Este cambio se produce en cuatro etapas: en la primera etapa se estira todo el hilo de seda; A esto le sigue una fase de relajación durante la cual las proteínas se "despliegan". En la tercera etapa, la seda pasa por una fase rígida que absorbe la mayor fuerza de impacto. Buehler compara la etapa final antes de que se rompa el filamento de seda con el acto de arrancar un trozo de cinta adhesiva; también se requiere una gran fuerza para romper el filamento porque las proteínas se mantienen unidas por enlaces de hidrógeno pegajosos.

“La resistencia de una telaraña no se debe únicamente a la resistencia del hilo de seda, sino también a cómo cambian sus propiedades mecánicas al tirar de él”, explicó el Dr. Buehler.

Tuyet Anh (Fuente: Síntesis)

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