El secreto de la resistencia de la telaraña

Los científicos están estudiando la resistencia y la flexibilidad de las telarañas. En una simulación, reprodujeron cómo un impacto en una de ellas es absorbido por un solo hilo.

La capacidad de la telaraña para adaptarse a diferentes niveles de fuerza es la clave de su destacada estabilidad, según los expertos en la materia.
Además de observar cuánta tensión puede soportar una red de seda de araña, los investigadores utilizaron simulaciones por computadora para descubrir cómo respondían las estructuras hechas con este particular hilo.
Las redes resistieron una variedad de pruebas de resistencia, incluyendo vientos con la fuerza de un huracán.
La resistencia de la red tiene que ver con el hilo y con la mecánica y estructura de la telaraña.


Los expertos descubrieron que el diseño de la telaraña, y las propiedades únicas de su seda, permiten que se rompa un solo hilo para que el resto se mantenga ileso.
"Es sorprendente, porque, de hecho, las estructuras de ingeniería no se comportan de esa manera", explicó Markus Buehler, del Massachusetts Institute of Technology (MIT), quien encabezó el estudio.
"Si un edificio, un coche o un avión es expuesto a una gran carga mecánica, se romperá en su conjunto y la estructura entera dejará de funcionar", explica.

• La seda de la araña es cinco veces más fuerte que el acero del mismo diámetro.
• Cada hilo es más fino que un cabello y tiene la capacidad de mantener su fuerza por debajo de los -40ºC.
• Cuanto más rápido y ajustada es tejida la hebra, más resistente es la seda.
  

El experto en mecánica molecular y su equipo estudiaron las redes de telaraña de una variedad de especies incluyendo la araña de jardín europea (araneus didematus), la araneida (araneidae) o las nephila clavipe.
Investigando la seda a escala molecular, los investigadores descubrieron que podían explicar el comportamiento de la red en su conjunto.
Cada hilo individual de seda, según explica Buehler, puede ser "sacrificado" para mantener la estructura general. La clave de esta habilidad recae sobre el hecho de que la seda "cambia" mientras se tira de ella.
"Cuando se tira del filamento, la estructura molecular única de la seda se despliega a medida que aumenta la exigencia, generando un efecto de estiramiento".
Este cambio ocurre en cuatro etapas. En la primera se tira del hilo entero. Luego se estira mientras las proteínas hacen que el hilo se despliegue.
En la tercera fase el hilo atraviesa una fase en la se pone rígido y absorbe la mayor cantidad de fuerza.
Y la parte final es justo antes de romperse. Buehler lo compara con tirar de una cinta adhesiva en un esfuerzo por romperla. Se necesita mucha fuerza para romper el hilo porque las proteínas se mantienen juntas por uniones de hidrógeno "pegajosas", explica.
Esto sucede porque, a pesar de que la fuerza rompe las uniones, algunas se rehacen. Este proceso se repite con cada vez pero con menos uniones pegándose nuevamente, hasta que no queda ninguna y el hilo se rompe por completo.
Después de la investigación, a Buehler le queda claro que "la durabilidad de la red no es sólo debido a qué tan fuerte es la telaraña, sino también por cómo varían sus propiedades mecánicas mientras se estira".

Existen dos explicaciones para el hecho de que la araña es incapaz de quedar presa bajo su propia trampa tejida. La primera de ellas es que la cola en la que suelen quedar atrapados los insectos es colocada con apenas algunos hilos. La araña es capaz de distinguir entre los distintos tejidos y andar solamente sobre aquellos donde hay menor abundancia.
Otra de las razones que permite a las arañas moverse con facilidad por sus propias telas es la producción de una secreción, una especie de óleo, que hace que ellas puedan andar sobre los tejidos de seda.Las arañas contienen una estructura en la parte superior de su cuerpo por donde se desprende el líquido, que se endurece al entrar en contacto con la atmósfera. El líquido que entra en contacto con el aire para permanecer en ese estado es producido por las glándulas de cada araña.