Las telarañas son colectores de rocío de alta precisión

 

4 febrero 2010 — Las fotografías de gotas de rocío sobre las telarañas son un motivo favorito de los fotógrafos de la naturaleza, porque se parecen a hileras de perlas sobre joyas finas (Ejemplo 1, Ejemplo 2). ¿Pero sabía el lector que la razón por la que las gotas de rocío forman unas perlas tan perfectas sobre las telarañas se debe a la fina microestructura de la seda de la araña? Un equipo de científicos chinos ha estudiado este fenómeno y ha publicado en Nature cómo funciona.1 Su descripción es casi tan deslumbrante como las fotografías:

 

Las arañas pueden enseñar magníficos principios de diseño a los humanos, pero, ¿Quién programó la conducta de las arañas, Quién diseñó sus dispositivos para la elaboración de su seda, y el diseño de la tela? Además, en un mundo no caído, antes de la entrada del pecado y de la muerte, la función de las telas hubiera podido ser perfectamente la captación de humedad del ambiente para un gentil riego de la tierra, con una población de arañas vegetarianas (véase Science News, 30 agosto 2008). Fotografía cortesía de Leonard Vertighel

 

Muchas superficies biológicas tanto en el reino vegetal como en el animal poseen unas insólitas características estructurales a escala micro- y nanométrica que controlan su interacción con el agua, y por ello su capacidad de mojarse. Un ejemplo curioso lo dan los escarabajos del desierto, que usan patrones a escala micrométrica de regiones hidrófobas e hidrófilas en sus espaldas para captar agua del aire húmedo. Como cualquiera que haya admirado telarañas adornadas con gotas de rocío podrá apreciar, la seda de las arañas también puede recoger agua del aire de forma eficiente. Aquí exponemos que la capacidad de recogida de agua de la seda de captura de la araña cribelada Uloborus walckenaerius es resultado de una estructura característica de la fibra que se forma después del mojado, con las fibras «reconstruidas en húmedo» caracterizadas por unos nudos ahusados periódicos hechos de nanofibrillas aleatorias y separados por uniones hechas de nanofibrillas alineadas. Estas características estructurales resultan en un gradiente de energía superficial entre los nudos ahusados y las uniones, y también en una diferencia en la presión de Laplace, con ambos factores actuando de consuno para conseguir una condensación continua y una recolección direccional de gotas de agua alrededor de los nudos ahusados. Gotas líquidas submilimétricas han sido impulsados por gradientes de energía superficial, o una diferencia en la presión de Laplace, pero hasta ahora no se había usado ninguna de ambas fuerzas por sí misma para vencer los más intensos efectos de histéresis que hacen más difícil el movimiento de gotas a escala micrométrica. Al aplicar las dos fuerzas impulsoras, la seda de la araña realiza esta tarea. Inspirados por este descubrimiento, hemos diseñado fibras artificiales que imitan las características estructurales de la seda y que exhiben su capacidad de recolección direccional de agua.

En otras palabras, es el detalle estructural —el patrón de nanofibrillas alternantes aleatorias y alineadas— lo que recoge el rocío y lo canaliza para formar gotas. La estructura crea un gradiente que permite que gotas pequeñas venzan barreras energéticas y se desplacen a puntos de acumulación. Las fibras sin los nodos alternantes no poseen esta capacidad. Los investigadores compararon la seda artificial y las fibras de nilón, y constataron que no exhibían la captación direccional de agua de la seda de la araña. Además, la telaraña sólo manifiesta esta propiedad cuando está húmeda.

Está claro que hay más en la producción de la humilde araña de lo que éramos sabedores (y saber, sabíamos ya mucho, véase Todo lo que querías saber sobre las telarañas — menos su evolución). Esta función es adicional a la bien conocida resistencia y flexibilidad de la seda de la araña. Imaginemos que vivimos fuera de contacto con la civilización y que tienes el agua disponible a domicilio. Magdalena Helmer escribía en su reseña de este artículo en Nature,2 «¿Por qué la Araña Fontana de la canción infantil se subió por el canalón de desagüe? Si lo que buscaba era agua para beber, una comunicación de Yongmei Zheng et al. en este número sugiere que puede haberse olvidado de sus capacidades —las arañas no necesitan buscar agua porque las fibras de seda que hilan son sumamente eficientes en captarla del aire húmedo».

Los autores no describen cómo la araña teje su tela con esta estructura. Pero imitaron el mismo efecto con fibras artificiales y anunciaron: «Por tanto, esperamos que los principios de diseño desvelados y aplicados en este estudio ayudarán al desarrollo de fibras funcionales para su uso en la captación de agua y en el filtrado de aerosoles líquidos en procesos fabriles». Ahora que comprendemos el principio, podemos usar el mismo método de captación de agua en materiales artificiales, lo que podría ayudar a extraer agua del aire en tierras desérticas. PhysOrg publicaba un resumen de los resultados.


1. Zheng et al, «Directional water collection on wetted spider silk», Nature 463, 640-643 (4 febrero 2010); doi:10.1038/nature08729.

2. Magdalena Helmer, «Biomaterials: Dew catchers», Nature 463, 618 (4 febrero 2010); doi:10.1038/463618a.

Podemos proponerte otra ocasión para la formación de tu hijo en tu jardón. Nunca deberíamos dar por supuestas las cosas aparentemente más sencillas. Está claro que la araña puede enseñar a los humanos unos magníficos principios de diseño, ¿pero Quién se los enseñó a la araña?


Fuente: Creation·Evolution HeadlinesSpider Webs Are Precision Dew Collectors 04/02/2010
Redacción: David Coppedge © 2010 Creation Safaris – www.creationsafaris.com
Traducción y adaptación: Santiago Escuain — © SEDIN 2010 – www.sedin.org


Publicado por Santiago Escuain para Boletín de SEDIN el 2/07/2010 07:50:00 PM

Published in: on +00002010-02-08T02:30:25+00:0028000000bMon, 08 Feb 2010 02:30:25 +0000UTC 23, 2008 at 11:59 am02  Dejar un comentario  
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