¿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 conoce desde hace mucho tiempo como el material natural más duradero. Incluso hay especies de araña que producen seda cinco veces más resistente que el acero, como la araña reclusa parda. Pero también cabe preguntarse por qué la seda de araña parece tan frágil, pero tiene una durabilidad tan increíble. Esta es una pregunta que ha intrigado a los científicos , y solo 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. La utilizan para crear redes para atrapar presas o para proteger sus huevos y crías. La robusta estructura de estas fibras de seda les permite capturar presas mucho más grandes.

Recientemente, investigadores de la Facultad de Ciencias Aplicadas del College of William and Mary utilizaron la microscopía de fuerza atómica para observar la estructura microscópica de las fibras de seda que las arañas reclusas pardas crean para proteger sus huevos y atrapar a sus presas. Descubrieron que cada hebra de seda de araña, más delgada que un cabello humano, está compuesta en realidad por miles de nanofibras diferentes, de tan solo 20 nm de diámetro y aproximadamente 1 μm de longitud.

Estas nanofibras pueden no parecer largas, pero pueden estirarse hasta 50 veces su tamaño original. Esta estructura hace que la seda de araña sea muy resistente y fuerte, con una resistencia y durabilidad hasta 5 veces mayores que las de 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.).

Esto se debe a que la seda de la araña reclusa parda está compuesta de nanofibras dispuestas en láminas planas, en lugar de cilindros como la mayoría de las demás arañas. Esto facilita su observación mediante microscopio de fuerza atómica.

Este hallazgo refuerza la investigación que el equipo realizó en 2017, que demuestra cómo las arañas reclusas pardas fortalecen su seda mediante una técnica especial de bucle. Como una pequeña máquina de coser, las arañas reclusas pardas tejen alrededor de 20 nanofibras por cada milímetro de seda que hilan, fortaleciéndola para que no se rompa.

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

Expertos en mecánica molecular han examinado las telarañas de diferentes especies de arañas, incluyendo 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 las fibras de seda individuales pueden sacrificarse para mantener la estructura general. «Cuando se estira una fibra de seda, su estructura molecular se estira al aumentar la fuerza, estirando la fibra», afirma.

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

Este cambio ocurre en cuatro etapas: en la primera, se estira todo el filamento; luego, hay una etapa de relajación donde las proteínas se despliegan. En la tercera etapa, el filamento experimenta una fase rígida que absorbe la mayor cantidad de fuerza. Buehler compara la etapa final, antes de que el filamento se rompa, con arrancar un trozo de cinta adhesiva; también se requiere una gran fuerza para romper el filamento, ya que 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”, afirmó el Dr. Buehler.

Tuyet Anh (Fuente: Síntesis)

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