Seda de araña para niños
La seda de araña es una fibra natural muy especial que las arañas producen. Es como un hilo muy fino y fuerte hecho de proteínas. Las arañas usan esta seda para muchas cosas importantes en su vida diaria.
Por ejemplo, la usan para construir sus famosas telarañas, que son trampas para cazar insectos. También la emplean para hacer nidos cómodos, proteger sus huevos o incluso para viajar por el aire. ¡Sí, como si fuera un pequeño parapente! Gracias a esto, se ha visto a arañas a 1600 kilómetros mar adentro o en globos a casi 5000 metros de altura.
A veces, las arañas también pueden comer su propia seda si no encuentran alimento.
Hoy en día, los científicos están muy interesados en la seda de araña. Quieren entender cómo está hecha y cómo funciona para poder crear materiales nuevos con propiedades similares, que sean muy resistentes y útiles, por ejemplo, en la medicina.
Contenido
¿De qué está hecha la seda de araña?
La seda de araña está hecha principalmente de carbono (C), hidrógeno (H), oxígeno (O) y nitrógeno (N). Estos elementos se combinan de formas diferentes para crear materiales con propiedades únicas.
Aunque la composición puede variar un poco entre distintas especies de arañas o según el tipo de seda, los componentes principales son unos bloques de construcción llamados aminoácidos. Los más comunes son la glicina y la alanina. También hay otros como la prolina, la serina, la glutamina y la tirosina. A veces, se encuentran pequeñas cantidades de azúcares, grasas y pigmentos.
Estos aminoácidos se unen para formar cadenas largas llamadas proteínas. Las proteínas de la seda de araña se llaman espidroínas. Se han identificado al menos dos tipos principales: espidroína-1 y espidroína-2.
¿Cómo se organiza la seda de araña?
Las proteínas de la seda de araña tienen una estructura muy organizada en varios niveles:
- Estructura primaria: Es el orden en que se unen los aminoácidos en la cadena. En la seda de araña, predominan la alanina y la glicina. Estas cadenas son muy largas.
- Estructura secundaria: Se refiere a cómo se pliegan estas cadenas. Algunas partes ricas en alanina forman estructuras muy regulares y fuertes, como láminas. Otras partes, ricas en glicina, son menos regulares y más flexibles.
- Estructura terciaria: Es la forma tridimensional final de la proteína, que combina las partes fuertes y las flexibles.
Esta combinación de partes fuertes y flexibles es lo que hace que la seda de araña sea tan especial. Las partes fuertes le dan resistencia, y las partes flexibles le permiten estirarse mucho sin romperse. Es como tener un material que es a la vez muy duro y muy elástico.
¿Cómo se relaciona la estructura con sus propiedades?
Los científicos aún están investigando cómo la forma en que se organizan los aminoácidos afecta las propiedades de la seda. Sin embargo, se sabe que las partes con alanina forman las estructuras fuertes y cristalinas, mientras que las partes con glicina dan elasticidad. Esta combinación es clave para que la seda sea tan resistente y elástica a la vez.
Diversidad de sedas de araña
Tipos de seda
Las arañas son increíbles porque pueden producir muchos tipos diferentes de seda, a diferencia de otros insectos como los gusanos de seda, que suelen hacer un solo tipo. Se conocen más de 34.000 especies de arañas, y muchas usan la seda para cazar. ¡También hay más de 130 formas distintas de telarañas!
Una araña de jardín común, como la Araneus diadematus, puede producir hasta siete tipos de seda usando siete glándulas diferentes en su abdomen:
- Seda de la glándula ampulácea mayor: Es muy rígida y resistente. Se usa para los radios y el marco de la telaraña, por donde la araña se mueve con sus presas.
- Seda de la glándula flageliforme: Es más elástica y deformable, pero menos resistente. Se usa para las espirales pegajosas de la telaraña, para que los insectos se queden atrapados.
- Seda de la glándula ampulácea menor: Se usa para las espirales auxiliares, que sirven de andamio mientras la araña construye la telaraña.
- Seda de la glándula piriforme: Es como un "pegamento" que une las diferentes sedas en la telaraña.
- Seda de la glándula agregada: Es una seda pegajosa con mucha agua que recubre la seda de captura para hacerla más efectiva.
- Seda de las glándulas cilíndrica y aciniforme: Se usan para cubrir los huevos de las arañas, por fuera y por dentro, protegiéndolos.
Funciones de la seda
La seda es vital para las arañas y tiene muchísimas funciones:
- Caza: Construyen telarañas para atrapar insectos. Algunas arañas "pescan" mariposas con hilos pegajosos.
- Inmovilizar presas: Envuelven a sus presas con seda para que no escapen antes de comerlas.
- Reproducción: Los machos usan seda para sus rituales de apareamiento, y las hembras para proteger sus huevos.
- Alimento: Las arañas pueden comer su propia seda cuando no hay presas.
- Construcción de nidos: Hacen nidos tubulares donde se esconden. Los hilos también les avisan si algo se acerca por las vibraciones.
- Nidos bajo el agua: La araña de agua (Argyroneta aquatica) construye una "campana de buceo" de seda bajo el agua para respirar.
- Guías: Algunas arañas dejan un hilo de seda para encontrar el camino de vuelta a casa.
- Cuerdas de seguridad: Las arañas saltadoras usan un hilo de seda como cuerda de seguridad cuando caminan o se dejan caer.
- Refugios temporales: Hacen pequeñas "tiendas de campaña" de seda para protegerse de tormentas o pasar la noche.
- Puertas para madrigueras: Algunas arañas construyen madrigueras subterráneas con una tapa de seda.
- Sensores de movimiento: Las arañas detectan las vibraciones en sus hilos de seda para saber si hay una presa o un peligro cerca.
Seda, evolución y arañas
Estudiar la seda nos ayuda a entender cómo han evolucionado las arañas. La cantidad y el tipo de sedas que producen las arañas están relacionados con su historia evolutiva. Los científicos tienen varias ideas sobre por qué la seda de araña es tan diversa:
- Cambios genéticos al azar.
- Mejora en la forma de producir la seda.
- Desarrollo de propiedades mecánicas (resistencia y elasticidad).
- Hacer la seda menos visible para las presas.
- Aprovechar los aminoácidos de su dieta.
Es probable que todas estas ideas hayan influido en la evolución de la seda de araña.
Propiedades asombrosas de la seda de araña
La seda de araña tiene propiedades mecánicas increíbles. Es una combinación única de resistencia (lo difícil que es romperla) y extensibilidad (lo mucho que se puede estirar). Esto le da una gran tenacidad, que es la capacidad de absorber mucha energía antes de romperse.
A menudo se compara la seda de araña con el acero. La seda de araña tiene una resistencia similar a la del acero, pero no es superior. Sin embargo, si comparamos la misma cantidad de material, la seda es unas cinco veces más resistente que el acero por su peso.
El Kevlar, un material sintético muy fuerte, es más resistente que la seda. Pero la seda de araña, aunque tiene una resistencia parecida al acero, puede estirarse hasta 10 veces más (un 30% de su longitud). Esto significa que necesita mucha energía para romperse. Por eso, la seda de araña es un ejemplo perfecto de tenacidad.
Rigidez
La rigidez de la seda de araña varía, pero es mucho mayor que la de muchos plásticos.
Resistencia
La seda de araña más estudiada y resistente puede soportar una tensión de 0,6 a 1,5 GPa (gigapascales). Esto es comparable a muchos tipos de acero y aproximadamente la mitad de la resistencia de materiales como el Kevlar.
Cuánto se estira antes de romperse
La seda de araña más fuerte puede estirarse entre un 20% y un 35% de su longitud inicial antes de romperse. Pero la seda pegajosa de captura puede estirarse mucho más, ¡hasta un 270%!
Tenacidad (absorción de energía)
Gracias a su combinación de resistencia y elasticidad, la seda de araña absorbe muchísima energía antes de romperse. Por ejemplo, la seda de la araña "ladradora de Darwin" (Caerostris darwini) tiene una tenacidad media de 350 MJ m-3, y algunas muestras llegan a 500 MJ m-3. ¡Esto es entre 8 y 10 veces más que el Kevlar!
Supercontracción
Algunas sedas de araña pueden encogerse hasta la mitad de su longitud si hay mucha humedad. Esto se llama supercontracción. No se sabe exactamente por qué ocurre, pero se cree que podría ayudar a tensar la telaraña, haciéndola más flexible, especialmente con el rocío de la mañana.
¿Cómo se produce la seda?
Las arañas producen la seda en unas glándulas especiales que tienen en la parte inferior de su abdomen. Las arañas más evolucionadas pueden tener hasta siete tipos diferentes de estas glándulas.
Cada glándula tiene un conducto que lleva la seda a unas estructuras llamadas hileras, por donde sale el hilo. Generalmente, cada araña tiene tres pares de hileras, y cada hilera tiene muchos pequeños orificios por donde fluye la seda.
Las glándulas de seda tienen forma de pimiento. Están formadas por una capa de células que fabrican las proteínas de la seda y las liberan en forma de pequeñas gotas.
Formación del hilo
La forma en que la araña convierte un líquido en un hilo tan fuerte es un misterio que los científicos aún investigan. Las proteínas de la seda están disueltas en agua dentro de las glándulas, como un líquido espeso. Cuando la araña necesita hacer un hilo, este líquido empieza a fluir por un conducto. A medida que avanza, las moléculas de proteína se van organizando y el líquido se convierte en una fibra sólida. Esto ocurre por la presión y por un cambio en la acidez del líquido.
Posibles usos de la seda de araña
Gracias a sus propiedades excepcionales (es muy resistente, elástica y tenaz) y a que es compatible con el cuerpo humano, la seda de araña tiene un gran potencial. Podría usarse en:
- Medicina: Para ayudar a regenerar órganos, tendones o ligamentos, o para hacer suturas quirúrgicas y vendajes protectores.
- Materiales de protección: Para fabricar chalecos protectores, materiales que absorban impactos en coches o vallas de seguridad, ya que la seda puede absorber mucha energía antes de romperse.
Véase también
En inglés: Spider silk Facts for Kids
- Seda
- Tela de araña
- Proteína
- Polímero
- Araña de seda dorada
Vídeos
- La tela de araña introduce avances en biomedicina y automoción. Universidad Politécnica de Madrid.
- Científicos de la UCM descubren cómo las arañas hacen su tela (vídeo de RTVE). Universidad Complutense de Madrid.
- Científicos crean la 'piel' antibala. Investigación desarrollada por el Centro Médico Universitario de Leiden (Holanda).
- "The magnificence of spider silk" Archivado el 24 de enero de 2012 en Wayback Machine. (por Cheryl Hayashi). La científica habla de por qué se pasará el resto de su vida estudiando la seda de araña (en inglés con subtítulos en español).
- "El ataque de la Argiope lobata" Impresionante vídeo de una araña tigre inmovilizando a su presa segregando grandes cantidades de seda a toda velocidad. Joaquín Cid Leal (Sevilla). Asociación Española de Entomología.
- "Araña Tigre". Impresionante vídeo de una Argiope trifascita capturando e inmovilizando a una libélula. Joaquin Cid Leal (Sevilla). Asociación española de entomología.
Galería de imágenes
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Tela de araña de una especie del género Nephila.
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Detalle del anclaje de una maroma de seda de una araña orbitelar a un árbol y en el que se aprecia la composición multifibrilar del hilo
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Proporciones de alanina y glicina presentes en las distintas sedas secretadas por las arañas Araneus diadematus.
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Estructura primaria de algunas fibroínas (MaSp1) de sedas de araña radiales o estructurales.
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Relación entre secuencia de aminoácidos y estructuras secundarias.
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Termograma mecánico-dinámico-térmico representativo de una seda de ampulácea mayor de una araña Nephilia edulis, presentando la cúrva del módulo elástico (E´), en negro, y la curva de la tan(δ), en azul.
