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Cómo las arañas convierten una solución de proteínas en seda más resistente que el acero
Un equipo de la Universidad Estatal de San Diego describió los pasos moleculares que permiten a la araña pasar de un líquido a una fibra sólida. El hallazgo podría ayudar a fabricar materiales similares en laboratorio.
Redacción PicoTecno
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Según informó Quanta Magazine, la seda de araña es una de las fibras naturales más resistentes que se conocen. Algunas especies son capaces de fabricar varios tipos de seda con funciones distintas, como atrapar presas, absorber impactos o anclar la tela a una superficie. Sin embargo, replicarla en laboratorio no ha dado buenos resultados, porque todavía no se entiende bien cómo el animal transforma su "masa de seda", una mezcla líquida de proteínas, agua y sales, en un material sólido.
El trabajo que resume la publicación fue liderado por Gregory Holland, químico y espectroscopista de la Universidad Estatal de San Diego. Su equipo describió cómo las moléculas de esa mezcla líquida se reorganizan primero en gotas semilíquidas, llamadas condensados, antes de convertirse en fibra. Los investigadores lograron observar este proceso a escala atómica.
Los condensados son burbujas líquidas o similares a un gel, formadas por proteínas concentradas. Según explica la nota, la naturaleza los usa con frecuencia para organizar moléculas, tanto en procesos genéticos como en la fabricación de materiales biológicos resistentes. Los mejillones, por ejemplo, forman adhesivos que les permiten pegarse a las rocas.
Para estudiar el fenómeno, el equipo trabajó con arañas viuda negra, cuyas proteínas de seda de arrastre están entre las mejor caracterizadas. Mediante resonancia magnética nuclear, una técnica que permite mapear la estructura de las moléculas, analizaron la mezcla líquida, los condensados y la fibra sólida. Los resultados indicaron que dos aminoácidos, la arginina y la tirosina, se atraen débilmente entre sí, desplazan el agua y ordenan las proteínas en un material más denso. Los autores los comparan con "adhesivos moleculares" que guían la formación de la fibra.
Además, parte del trabajo utilizó AlphaFold, una herramienta de inteligencia artificial que predice la forma de las proteínas, junto con software de dinámica molecular para simular el proceso. Las simulaciones sugieren que esos aminoácidos se ubican justo en los pliegues de las láminas beta, las estructuras que dan resistencia a la seda, lo que indicaría que participan en la organización final de la fibra.
En el contexto de la investigación, el interés práctico es grande. Si se entienden los mecanismos que usa la araña, los científicos podrían diseñar materiales de alta resistencia para usos como cinturones de seguridad, cascos o estructuras biomédicas. La fuente indica que el paso siguiente es comprender mejor cómo interactúan esos aminoácidos para formar estructuras más complejas.
