fbpx
Wikipedia

Seda de araña

La seda de araña es una fibra proteica hilada naturalmente por arañas. Las arañas la emplean para desarrollar redes de caza o telarañas, nidos, protecciones para sus huevos o incluso para transportarse por el aire a modo de parapente.[1],[2],[3]​ Gracias a esta forma de transporte, algunos marineros han informado de la presencia de arañas entre sus velas después de haber zarpado, incluso a distancias de 1600 km mar adentro.[4]​ También se han hallado en globos atmosféricos en sus tareas de análisis de la atmósfera a alturas algo inferiores a 5000 m.[5]​(véase "Vuelo arácnido (Ballooning)")
En algunas especies también se ha observado que en ocasiones especiales la seda de araña puede utilizarse como sustento alimenticio para la propia especie.[6]

Tela de araña de una especie del género Nephila.
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

Actualmente existe un gran interés en determinar la relación que existe entre la composición y la estructura química de la seda de araña con el fin de desarrollar materiales que posean propiedades mecánicas similares, así como en lograr un método aplicable industrialmente para producir seda con fines tales como la ingeniería de tejidos.[7],[8]

Composición química

 
Aminoácidos predominantes en las sedas de araña. Existen variaciones notables entre diferentes sedas, tanto dentro de la misma especie como entre diferentes especies.

La composición química elemental de la seda de araña, como en el resto de biomoléculas orgánicas, consiste fundamentalmente en carbono (C), hidrógeno (H), oxígeno (O) y nitrógeno (N). Sin embargo gracias a las posibilidades de la química orgánica y procesos bioquímicos desarrollados a lo largo de la evolución de las especies, con los mismos elementos pueden desarrollarse materiales y tejidos con propiedades diferentes. Aunque la composición química varía de una especie a otra e incluso dentro de la misma especie en función de la finalidad de la seda, la proporción mayoritaria de aminoácidos la comprenden la glicina (~10-40%), la alanina (~18-30%)[9],[10],[11],[12]​ y diferentes proporciones de prolina (~0-20%), según la especie,[13]​ así como proporciones variadas de otros aminoácidos como serina, glutamina y tirosina, siempre según tipo de seda y especie.[14][15]​ También aparecen trazas de glúcidos, lípidos, compuestos iónicos y algunos pigmentos.[16]
Los aminoácidos se unen entre sí mediante enlaces peptídicos, formando cadenas proteicas o proteínas. Las proteínas que forman la seda de araña se denominan espidroínas (spidroins en lengua inglesa, derivado de spider, araña). Se han identificado en las sedas de araña al menos dos clases de espidroínas diferenciadas que se denominan espidroína-1 y espidroína-2.

 

Proporciones de alanina y glicina presentes en las distintas sedas secretadas por las arañas Araneus diadematus[12],.[17]​:----

Estructura

 
Esquema de la estructura de la seda de araña. Desde la fibra hasta la escala atómica, pasando por su microestructura y la escala nanométrica

Como muchas otras proteínas funcionales presentes en los seres vivos[18]​ las de las sedas de araña se caracterizan por tres niveles estructurales, principalmente. El primero o "estructura primaria" se refiere a la secuencia polipeptídica característica de cada proteína, en la que los distintos aminoácidos están unidos entre sí por enlaces peptídicos. El segundo nivel, "estructura secundaria", hace referencia a la conformación que adquieren estas cadenas polipeptídicas en el espacio y se caracteriza por asociaciones intramoleculares de tipo enlace de hidrógeno. La "estructura terciaria" hace referencia a la interacción y disposición entre las subestructuras secundarias.

En cuanto a la estructura primaria de la seda de araña, como se ha comentado con anterioridad, en la secuencia de aminoácidos predominan la alanina y la glicina. La masa molecular de las cadenas puede oscilar entre 200[19]​ y 700 kDa.[20]​ Este valor es considerablemente alto en comparación con otras proteínas comunes. También la complejidad de desarrollar proteínas sintéticas de tan elevado tamaño ha sido motivo de estudio de los mecanismos empleados por las arañas para sintetizar macromoléculas polipeptídicas de semejante masa molecular sin que coagulen debido a interacciones intramoleculares de tipo puente de hidrógeno, demostrándose que en el caso de las arañas se debe a su capacidad de ajustar el pH durante su procesado. [21]​ La estructura primaria de la seda varía notablemente dependiendo del tipo de funcionalidad a desarrollar (véase Biodiversidad>Tipos). Así la seda de las telas de araña radiales está compuesta de dos tipos de proteínas, espidroína-1 (MaSp1) y espidroína-2 (MaSp2), donde "Ma" hace referencia a la glándula que las secreta (ampulácea mayor, "major ampullate") y "Sp" a la fibroína (espidroína, proveniente de la contracción de "spider fibroin").

A continuación se muestra un ejemplo de la estructura primaria (con secuencia repetitiva) para las espidroínas MaSp1 de las sedas radiales de las arañas Nephilia clavipes y Nephilia inaurata madagascariensis[22]​ así como un modelo secuencial desarrollado para la MaSp1.[23]

 

La seda de araña tiene varias estructuras secundarias debido a los distintos bloques de aminoácidos que la conforman. Los bloques ricos en alanina forman estructuras secundarias de tipo lámina β,[24]​ en las que las cadenas están fuertemente asociadas por puentes de hidrógeno, generando bloques muy cristalinos, es decir, de estructura regular.[24]​ Estas estructuras secundarias o cristalitos se encuentran además orientadas según el eje de la fibra.[15]​ Además existen otras regiones en las que los bloques ricos en glicina forman una estructura menos regular, o "amorfa", con la presencia, según algunos autores, de estructuras helicoidales y de tipo hélice α[25],.[26]

La presencia, pues, de regiones altamente cristalinas combinadas con regiones más amorfas[27],[15]​ da lugar a la estructura terciaria a la que se considera responsable de que la seda de araña presente tan notables propiedades mecánicas. Por un lado la región cristalina, con dominios orientados en la dirección de la fibra,[15]​ sería capaz de soportar grandes tensiones mecánicas distribuidas entre cadenas por la gran abundancia de enlaces de hidrógeno, mientras que la región amorfa sería susceptible de deformarse en cierta medida, proporcionando extensibilidad al material. La combinación de ambas propiedades justifica, según este modelo, que la seda de araña sea deformable pero muy resistente a la vez, por la combinación de dos propiedades que normalmente son excluyentes entre sí.

Relación entre estructura y propiedades

 

Debido a la gran cantidad de sedas y de especies de arañas, así como los numerosos factores que influyen en las propiedades mecánicas (humedad, secuencia de aminoácidos, condiciones de hilado y post-estirado, etc.) es aún incompleta la explicación de cómo la composición (secuencia de aminoácidos) determina las propiedades mecánicas.[28],[29],[30]​ Sin embargo, los análisis tanto de sedas estructurales (ampulácea mayor) como de captura (flageliforme) indican la presencia repetitiva de unidades con ciertas características morfológicas. Así, los oligopéptidos con secuencia (GA)n/(A)n tienden a formar estructuras cristalinas de tipo lámina β.[31],[15]​ Las estructuras de las secuencias GPGGX/GPGQQ y GGX no son definitivas, pero muchos autores las asocian con un carácter más amorfo, que proporciona elasticidad.[32]​ Algunos autores defienden que las secuencias del tipo GPGGX o GGX se pliegan en estructuras β generando espirales β.[33],[34]

Biodiversidad

Tipos

La diversidad de las sedas de araña es generalmente muy superior a la generada por otros insectos como por ejemplo los gusanos de la seda, los cuales en la mayoría de los casos producen la seda con fines únicamente reproductivos, y en particular para la elaboración de huevos.[25]​ Por el contrario, las arañas han desarrollado a lo largo de la evolución la capacidad de producir distintas clases de seda adaptadas a su funcionalidad final. Cabe mencionar que actualmente se conocen más de 34.000 especies diferentes de arañas entre las cuales el 50% emplea la seda para capturar presas. Además se conocen más de 130 formas diferentes de telaraña. Entre las telarañas más estudiadas se encuentran aquellas de las que las arañas se cuelgan. Un ejemplo de estas es la araña europea típica de jardín, Araneus diadematus.[35]

Se ha encontrado que estas arañas pueden producir hasta siete tipos diferentes de seda empleando siete glándulas diferenciadas[36]​ situadas en la parte posterior de su abdomen. Los radios y parte de los marcos de las telas suelen estar formados por sedas producidas en la glándula ampulácea mayor, que contienen dos tipos de proteínas (espidroína 1 y espidroína 2) y se caracterizan por su rigidez y resistencia. Las arañas se desplazan por ellas cuando arrastran alguna de sus presas, aprovechando su mayor resistencia y rigidez. La seda que forma las espirales transversales está compuesta por una fibra menos rígida, más elástica y deformable, pero no tan resistente como las radiales. Está diseñada para que los insectos en lugar de rebotar se queden adheridos, debido a la gran deformabilidad de la seda. Estas sedas son producidas en las glándulas flageliformes y solo presentan un tipo de espidroína. La seda que forma las espirales auxiliares se genera en las glándulas ampuláceas menores y se utilizan como armazón a la hora de preparar las telas de araña antes de la generación de la seda de captura radial.[37]​ Las arañas producen también una seda de tipo "mortero" que emplean en las juntas entre sedas de captura y sedas radiales. Esta seda se produce en la glándula piriforme.[38]​ Para lograr mayor seguridad en las capturas, las arañas además producen en la glándula agregada una seda con carácter adhesivo, con elevado contenido de agua, que emplean para recubrir la seda de captura.[39]​ Finalmente, en las glándulas "cilíndrica" y "aciniforme" respectivamente las arañas suelen producir dos sedas más para recubrir exteriormente e interiormente los huevos de su descendencia.[25]

 

Funciones

La importancia de la seda para las arañas se ve reflejada en el gran número de funciones que realizan y en la capacidad desarrollada a lo largo de millones de años de evolución para sintetizarlas. Muchas especies de arañas son capaces de sintetizar hasta siete tipos diferentes de sedas cada una para funciones distintas.[40]

Función Ejemplos Referencias
Caza
  • Telarañas tubulares, telarañas comunes, etc.
  • "Pesca" de mariposas por las arañas boleadoras, Mastophora diablo (véase video).
[40]

[41],[40],[42]

Inmovilización y momificación de presa La seda de glándulas aciniformes la emplean para inmovilizar presas que devoran con posterioridad. Algunas especies combinan la seda con veneno durante la momificación (véase video). Otras especies como los ulobóridos, al no tener veneno, inmovilizan rápidamente a sus presas y vierten sus jugos gástricos directamente sobre ellas. [40],[43]
Reproducción
  • Los machos recubren las telas con esperma.
  • Los huevos se recubren de seda protectora.
  • Algunas especies dejan sobre las telas rastros con feromonas para atraer al sexo opuesto.
[40],[44]

[25]
[45]

Alimento
  • Las arañas consumen habitualmente su propia seda cuando escasean las presas.
  • En algunas especies se ha observado también un comportamiento cleptoparásito, en el que algunas arañas invasoras se comen la seda de la araña huésped.
[46]
Construcción de nidos Nidos tubulares en cuyo fondo se cobija la araña, empleando los propios hilos de seda como paredes. Los hilos de seda también cumplen la función de transmitir a la araña la presencia de algún intruso mediante sus vibraciones. [47]
Campana de buceo (nido bajo el agua) La araña de agua (Argyroneta aquatica) es una de las pocas especies de araña que vive permanente bajo el agua. Esta araña respira aire como las demás y para ello fabrica a base de seda una cámara de aire de tipo "campana de buceo", que sujeta a plantas acuáticas. Posteriormente la llena con aire que capta de la superficie y arrastra hasta allí. (véase video) [1],[47],[48]
Guías Algunas arañas al salir de sus nidos liberan una guía de seda para apoyarse en ella a la hora de retornar al hogar [45]
Cuerdas "de escalada" Algunas arañas, por ejemplo las arañas saltadoras (Salticidae), aunque no emplean la seda para construir nidos sí la emplean como cuerda de seguridad para caminar en superficies invertidas. Otras arañas se dejan caer de determinados lugares empleando un hilo de seda, por el que retornar con posterioridad. [45],[40]
"Tiendas de campaña" Algunas arañas, como las saltadoras, aunque no usan precisamente la seda para la construcción de sus nidos, sí emplean la seda para hacer refugios temporales en caso de tormenta, para pasar una noche o parte del invierno. También acumulan sus huevos en ellos. [40]
Dispersión y transporte aéreo (véase "vuelo arácnido") Algunas arañas lanzan la seda hacia arriba, en momentos de ligera brisa, hasta conseguir cierta superficie que les ayuda a despegar (a modo de parapente) y transportarse volando hasta otros territorios. En inglés este tipo de función se denomina "ballooning" (de montar en globo). Esta técnica también la emplean ciertos gusanos y ácaros. [1],[2],[3]
"Puertas" para madrigueras Algunas arañas, como las de los géneros Liphistiidae y Nemesiidae, hacen madrigueras bajo tierra e instalan una fina tapadera de seda en la superficie. [49],[50],[51]
"Sensores" de movimiento
  • Muchas arañas ocultas en sus nidos o situadas en otros lugares de sus redes detectan la presencia de merodeadores a través de las vibraciones transmitidas a lo largo de los hilos de seda. Algunas especies como la Liphistius desultor tienden a la salida de sus madrigueras una red radial de seda que transmite el movimiento hacia el interior de la madriguera.
  • También se han observado arañas que a través de sus sedas son capaces de detectar sonidos como los del piano, atribuyéndose esta cualidad a la utilidad de la seda en la detección de insectos a partir de sus zumbidos.
[52],[49],[50]

[1]

Sedas, filogenia y evolución

Para entender la evolución de las arañas es necesario entender la evolución de sus sistemas productores de seda.[53]​ A la vez una forma de explorar la evolución de la seda de araña es trazar la relación entre los diferentes tipos de seda, su estructura molecular, las glándulas donde se producen y la filogenia existente entre las diferentes especies productoras de seda.[53]​ De la misma manera el estudio molecular (secuenciación de aminoácidos) de distintas sedas se considera una posible manera de relacionar distintas especies de arañas entre sí y estudiar su diferente evolución.[54],[55]​ El número de sedas producidas por las arañas, su fisiología y sus sistemas productores de seda parecen correlacionar con la filogenia de las arañas.[53]
Se han propuesto cinco hipótesis para explicar la diversidad y evolución de las sedas hiladas por las arañas orbitelares (aquellas que construyen telarañas suspendidas en el aire):

(1) Variaciones genéticas al azar.[56]
(2) Selección hacia la eficiencia sintética.[57],[58],[59]
(3) Selección hacia propiedades mecánicas tales como resistencia y elasticidad.[60],[61],[62],[63]
(4) Selección hacia una reducción en reflectancia y visibilidad por parte de las presas.[64]
(5) Selección hacia el aprovechamiento de los aminoácidos presentes en la dieta de las arañas.[53]

Ninguna de estas hipótesis excluye a las demás. Así es muy probable que la secuencia observada de aminoácidos sea el resultado de duplicaciones o eliminaciones erróneas del ADN al azar (hipótesis 1) que, en algunos casos, han dado lugar a sedas con buenas propiedades (hipótesis 2, 3 y 4) y que éstas hayan afectado en la efectividad de caza, la abundancia y calidad de las presas y por lo tanto en la variedad de aminoácidos presentes en sus dietas (hipótesis 5).[53]

Propiedades mecánicas

 
Comparación entre la curva de Tensión-Deformación de la seda de araña (Ampulácea Mayor) con otros materiales ingenieriles. Visualización del concepto de tenacidad

Aunque cada tipo de seda tiene propiedades mecánicas diferentes, dependiendo de su funcionalidad[65]​ y especie, se puede considerar que en la mayoría de los casos las propiedades mecánicas de las sedas de araña son asombrosas desde el punto de vista ingenieril. Presentan en todos los casos una combinación excepcional de resistencia a la rotura y extensibilidad, y por lo tanto de tenacidad. Un error comúnmente difundido en los medios de comunicación es su comparación con el acero. La seda de araña presenta resistencia similar a la del acero, pero no superior. Sin embargo, considerando la densidad de ambos materiales[25]​ (la seda 1,3 g cm−3 y el acero 7,8 g cm−3) y tomando la misma cantidad de material, la seda es unas cinco veces más resistente por unidad de masa. El Kevlar —poli(para-fenileno-tereftalamida)— es más resistente que el acero y la seda. La seda de araña, sin embargo, con una resistencia análoga a la del acero, admite deformaciones en torno a 10 veces superiores (30%). Ello hace que para su deformación se requieran grandes cantidades de energía mecánica. Esto se cuantifica mediante el concepto de tenacidad (área bajo la curva tensión-deformación), donde la seda de araña es el paradigma de todos los materiales.[25]

Rigidez (módulo de elasticidad)

La rigidez de la seda ampulácea mayor varía dependiendo de la especie[30],[66]​ y la velocidad de post-estirado.[67]

La seda ampulácea mayor (la más atractiva desde el punto de vista ingenieril) tiene normalmente módulos de elasticidad de entre 3 y 10 GPa. Esto, aun siendo menor que en el kevlar (~130 GPa) o el acero (~200 GPa)[68]​ supone un valor muy superior al de muchos materiales plásticos actuales, como el polipropileno (~ 1GPa).[69]

Límite elástico

El límite elástico varía asimismo en función de la seda y de la especie, así como de otros factores como el pre-estirado o la humedad. No obstante, el límite elástico suele estar en torno al 3-5% de deformación y 200-800 MPa de tensión.[70]

Resistencia

En el caso de la seda ampulácea mayor (la más estudiada y más resistente de todas ellas) la resistencia a la tracción suele ser de 0,6 a 1,5 GPa (600-1500 MPa). La resistencia varía con la velocidad de hilado de las sedas.[71]​ Las propiedades de la seda ampulácea mayor, como las demás, varía dependiendo de la especie (por ejemplo: Deinopis spinosa 1,3 GPa, Hyptiotes cavatus 1,8 GPa o Uloborus diversas 1,4 GPa; todas ellas ensayadas a 1%/s).[72]
De esta manera la seda ampulácea presenta resistencia comparable (y en algunos casos superior) a muchos aceros,[73]​ y en torno a la mitad de las de poliaramidas como el Kevlar, el Twaron, el Terlon o la fibra Armos (esta última es una fibra heterocíclica).[74],[75]

Deformación a rotura

La seda ampulácea mayor suele romper en torno al 20 o 35% de su longitud total inicial.[60],[72]​ La seda flageliforme (espiral de captura), por el contrario, presenta deformaciones mayores que oscilan entre 60 y 180% de su longitud total[72]​ e incluso 270% en algunos casos como en Araneus diadematus.[60]

Tenacidad

Debido a la combinación de resistencia y deformación a rotura, las sedas de araña absorben grandes cantidades de energía mecánica antes de su fractura.[68]​ Existen algunas variaciones de tenacidad según la especie; por ejemplo, desde 138 MJ m−3 para la seda ampulácea mayor de Deinopis espinosa hasta 164 MJ m−3 para la de Hyptiotes cavatus.[72]​ Para la seda flageliforme (más deformable pero menos resistente) los valores oscilan entre 92 MJ m−3 y 206 MJ m−3, respectivamente.

Para destacar la importancia de estos valores merece la pena compararlos con los del Kevlar 49 (50 MJ m−3), el nailon (80 MJ m−3), la fibra de carbono (25 MJ m−3) o el acero (6 MJ m−3).[68]

Récord de tenacidad

 
Variación de propiedades en función del tipo de glándula secretora. Curvas representativas de Tensión-Deformación para distintas sedas de la araña Argiope argentata (Fabricius, 1775)

Analizando diferentes sedas, científicos del Departamento de Biología de la Facultad de Ciencias Naturales de la Universidad de Puerto Rico[76]​ en colaboración con científicos de Eslovenia y de EE.UU. encontraron que la seda ampulácea mayor de la araña "ladradora de Darwin" (una mala traducción de "bark Darwin spider", pues bark significa tanto ladrido como corteza, debido al aspecto del lomo de la araña) (Caerostris darwini) presentaba resistencias cercanas a 1,6 GPa con deformaciones a rotura en torno al 50%. Esto supone tenacidades medias de unos 350 MJ m-3, con algunas muestras presentando tenacidades de 500 MJ m−3 lo que supone de 8 a 10 veces superior al Kevlar.[68],[76]

Variación de propiedades con el tipo de seda (glándula secretora)

Como se ha comentado con anterioridad, las arañas más evolucionadas han desarrollado la capacidad de producir diferentes tipos de seda. Estas sedas las secretan diferentes glándulas y sus propiedades mecánicas difieren unas de otras.[77],[17]​ Así por ejemplo, como se muestra en la figura de la derecha, la seda flageliforme (empleada en las estructuras transversales a los radios) es mucho más deformable que la seda secretada por la glándula ampulácea mayor (empleada en los radios y marcos de las telarañas).[77]

Supercontracción

Otro fenómeno característico de las sedas es el de la supercontracción. Este término se refiere a que algunas sedas pueden contraerse hasta la mitad de su longitud inicial bajo ciertas condiciones de humedad.[78],[79],[80],[81]
El índice de supercontracción, SC, se define como (L0-Lc)/L0, donde L0 es la longitud inicial extendida de la fibra y Lc es la longitud de la fibra supercontraída, sometida a humedad.[80]​ No se ha identificado por completo la función biológica de la supercontracción, pero se piensa que puede servir para tensar la telaraña, de forma que se reorganice y se flexibilice, con la presencia del rocío del albor.[82],[83],[80]​ Tras la supercontracción las fibras presentan propiedades mecánicas más características de elastómeros, con menor módulo de elasticidad y mayor extensibilidad.[80]

Comportamiento mecánico-dinámico-térmico

Los análisis mecánico-dinámico-térmicos de fibras de araña sometidas a oscilaciones tractoras sugieren que la seda ampulácea mayor mantiene un comportamiento típico de un polímero semicristalino, con

 
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.[23]

dos transiciones fundamentales, una a baja temperatura (en torno a los -70 °C) y otra(s) a alta(s) temperatura (una en torno a 200 °C y otra en torno a 310 °C).[84],[23]​ En la imagen se muestra un termograma representativo, indicando las transiciones observadas, más notorias en la función tan(δ). Se ha propuesto que estas transiciones se deben a:

(I) T ≈ -70 °C: Relajación de cadenas flexibles, como aquellas ricas en segmentos hidrocarbonados, y relajación de interacciones hidrocarbonadas.

(II) T ≈ 200 °C: Relajación de cadenas amorfas asociadas por puentes de hidrógeno y orientadas en la dirección de la fibra.

(III) T ≈ 310 °C: Disrupción de puentes de hidrógenos de las cadenas asociadas en forma de láminas-β.

Según estos datos la seda presentaría mayor tenacidad a temperaturas bajas, pero incluso a temperaturas tan altas como 200 °C mantendría un alto módulo debido a que las láminas β se mantienen aún intactas.

Estos datos se corresponderían con datos calorimétricos (mediante calorimetría diferencial de barrido y análisis termogravimétrico) realizados con sedas del género Micherecantha.[85]​ Mediante calorimetría diferencial estos datos mostraron varias endotermas. Una de ellas correspondiente a la humedad, en torno a 100 °C, y otra con inicio cercano a 200 °C, que se podría corresponder con la transición (II) descrita con anterioridad. Asimismo, mediante análisis termogravimetrico en atmósfera de oxígeno se obtuvieron dos procesos degradativos diferenciados, uno a partir de 200 °C y otro en torno a los 400 °C, que se podrían corresponder con la desnaturalización de los polipéptidos correspondientes a las fases originarias de las transiciones (II) y (III), respectivamente.

Biosíntesis

 

Las arañas producen sus sedas en las glándulas desarrolladas para tal fin situadas en la parte inferior de su abdomen (u opistosoma), donde además se encuentra parte de su aparato digestivo, el aparato genital, el corazón y los pulmones.[86]

Glándulas: estructura y fisiología

Mientras que las arañas menos evolucionadas presentan una única glándula productora de seda,[87]​ las más evolucionadas presentan hasta siete diferenciables.[36],[88],[89],[90]​ Las siguientes glándulas difieren morfológicamente e histológicamente: glándulas ampuláceas, glándulas aciniformes, glándulas tubuliformes, glándulas agregadas, glándulas piriformes y glándulas flageliformes (o coronatae). Cada una de las glándulas tiene un conducto que va a parar a una hilera por la cual pultruyen los hilos de seda a través de los husillos (o fúsulas).[1],[36],[88]​ Generalmente cada araña dispone de tres pares de hileras[1],[40],[91]​ que producen distintos tipos de seda. Cada hilera tiene entre 120 y 150 husillos micrométricos por los que fluye la seda.[1]​ La disposición de estas glándulas en la anatomía de la araña, su morfología y disposición en relación con las hileras se representa en la figura de la derecha.

Las glándulas de la seda tienen en la mayoría de los casos una forma que recuerda a la de un pimiento de Padrón o guindilla de Ibarra. Las glándulas consisten en todos los casos en una monocapa de células epiteliales.[40]​ Estas biosintetizan las proteínas de la seda que secretan directamente al lumen en forma de pequeñas gotitas. La mayor parte de la biosíntesis de las proteínas de la seda tiene lugar en la "cola" de la glándula, o zona más inmersa en el abdomen, aunque también se biosintetizan pequeñas proporciones de proteína en zonas más próximas al saco, como se ha podido comprobar empleando alanina radiactiva como trazador.[92]

Formación del hilo

"¿Cómo sale el hilo del aparato hilador?
¡Lástima que no pueda uno expresar en dos palabras
lo que sus ojos han visto y contemplado cien veces!"

-Pelegrín Franganillo Balboa, en su manual de araneología "Las arañas" de 1917. (pag. 105, IX El Hilo de las Arañas).[1]

La formación del hilo de araña ha sido[92]​ y es un tema de intensa investigación científica y aún no completamente determinado,[93]​ pues no es obvio cómo un material formado por polipéptidos de tan elevada masa molecular puede mantenerse disuelto en los sacos glandulares y pasar a través de los husillos a formar una fibra de semejantes propiedades mecánicas y difícilmente soluble. Los estudios revelan que las espidroínas (proteínas) de la seda se presentan disueltas en agua en altas concentraciones de hasta 30 o 50% en masa[94]​ en los sacos glandulares con una estructura de tipo cristal líquido, con cierto orden estructural y con carácter no newtoniano.[16]​ La relativamente menor dependencia de la viscosidad con respecto a la temperatura de los fluidos no newtonianos permite a la araña fabricar seda en diferentes horas del día (tanto con el frío matinal como con el calor del mediodía) y periodos estacionales.[16]​ Una vez estimulada la formación del hilo y la descarga del saco, la disolución de espidroínas comenzaría a fluir por el conducto hacia las hileras donde las moléculas comenzarían a orientarse y a gelificar tanto por el efecto cizalla[95],[16],[96]​ como por el descenso del pH del medio desde 6,9 hasta 6,3.[21]

Posibles aplicaciones

Gracias a sus excepcionales propiedades mecánicas (alta resistencia, alta deformabilidad, enorme tenacidad), además de su biocompatibilidad, el potencial de las fibras de seda de araña en diversos campos es notable. Sus fibras podrían emplearse en campos como la ingeniería de tejidos para la regeneración de órganos, tendones o ligamentos así como para suturas o compresas protectoras.[7]​ También se ha propuesto que materiales con propiedades análogas a la seda de araña serían excepcionales para aplicaciones balísticas, bien con fines militares o defensivos (chalecos antibalas, materiales antideflagrantes, etc.) o bien para fines civiles como la creación de materiales de protección o elementos de seguridad vial (vallas, parachoques, etc.), debido a la gran capacidad de la seda de araña para absorber grandes cantidades de energía mecánica antes de su fractura.

Véase también

Bibliografía

  1. Franganillo Balboa, Pelegrín (1917). Las Arañas: Manual de araneología. http://books.google.com/books/about/Las_arañas.html?id=QyJDAAAAYAAJ: Compañía Asturiana de Artes Gráficas (España). 
  2. Weyman, G.S (1995). «Laboratory studies of the factors stimulating ballooning behavior by Linyphiid spiders (Araneae, Linyphiidae». The Journal of Arachnology 23: 75-84. 
  3. Weyman, G.S; Sunderland, K.D; Jepson, P.C (2002). «A review of the evolution and mechanisms of ballooning by spiders inhabiting arable farmland». Ethology Ecology & Evolution 14 (4): 307-326. doi:10.1080/08927014.2002.9522733. 
  4. Hormiga, G. «Orsonwells, a new genus of giant linyphild spiders (Araneae) from the Hawaiian Islands». Invertebrate Systamatics 16 (3): 369-448. doi:10.1071/IT01026. 
  5. VanDyk, J.K (2002-2009). Department of Entomology, Iowa State University, ed. Entomology 201 - Introduction to insects. 
  6. Miyashita, T; Yasunori, M.; Aya, Shimazaki (2005). «Silk feeding as an alternative foraging tactic in a kleptoparasitic spider under seasonally changing environments». Journal of Zoology 262 (03): 225-229. doi:10.1017/S0952836903004540. 
  7. Elices, M.; Guinea, G.; Pérez-Rigueiro, J.; Plaza, G. (2011). «Usos médicos de la seda». Investigación y Ciencia 419: 28-35. 
  8. B. Fernández-d'Arlas, I. González, A. Eceiza. (2014). Hacia la mímesis de la seda de araña a partir de poliuretanos con segmentos cortos de unidades rígidas y semiflexibles. Revista Latinoamericana de Metalurgia y Materiales,35(1): 2015.
  9. Fischer, F.G.; Brander, J. (1960). «Eine Analyse der Gespinste der Kreuzspinne». Zeitschrift für physiologische Chemie 320: 92-102. doi:10.1515/bchm2.1960.320.1.92. 
  10. Peakal, D.B (1969). «Synthesis of Silk, Mechanism and Location». Amer. Zool. 9 (1): 71-79. doi:10.1093/icb/9.1.71. 
  11. Work, R.W; Young, C.T (1987). «The Amino Acid Compositions of Major and Minor Ampullate Silks of Certain Orb-Web-Building Spiders (Araneae, Araneidae)». Journal of Arachnology 15 (1): 65-80. 
  12. Andersen, S.O. (1970). «Amino acid composition of spider silks». Comparative Biochemistry and Physiology 35 (3): 705-711. doi:10.1016/0010-406X(70)90988-6. 
  13. Liu, Y.; Porter, D.; Vollrath, F. (2008). «Proline and Processing of Spider Silks». Biomacromolecules 9: 116-121. doi:10.1021/bm700877g. 
  14. Tian, M; Lewis, R.V. (2006). «Tubuliform silk protein: A protein with unique molecular characteristics and mechanical properties in the spider silk fibroin family». Applied Physics A. Materials Science and Processing 82 (2): 265-273. doi:10.1007/s00339-005-3433-8. 
  15. Simmons, A. H.; Michael, C.A.; Jelinski, L.W (1995). «Molecular Orientation and Two-Component». Science 271: 84-87. doi:10.1126/science.271.5245.84. 
  16. Vollrath, F; Knight, D.P. . Nature 410 (6828): 541-548. doi:10.1038/35069000. Archivado desde el original el 5 de agosto de 2011. 
  17. Hayashi, C.Y.; Blackledge, T.A.; Lewis, R.V. (2004). «Molecular and Mechanical Characterization of Aciniform Silk: Uniformity of Iterated Sequence Modules in a Novel Member of the Spider Silk Fibroin Gene Family». Molecular Biology and Evolution 21 (10). doi:10.1093/molbev/msh204. 
  18. Macarulla, J.M.; Goñi, F.M.; (1987). Biomoléculas. Lecciones de Bioquímica Estructural. Editorial Reverté (3ra edición). pp. 83-124. ISBN 84-291-7338-2. 
  19. Candelas, G.C; Cintron, J. (1981). «A spider fibroin and its synthesis». Journal of Experimental Zoology 216 (1). doi:10.1002/jez.1402160102. 
  20. Jackson, C.; O'Brien, J.P. (1995). «Molecular weight distribution of Nephila clavipes dragline silk». Macromolecules 28 (17). doi:10.1021/ma00121a042. 
  21. Askarieh, G.; Hedhammar, M.; Nordling, K.; Sáenz, C.C.; Rising, A.; Johansson, J.; Knight, S,D. (2010). . Nature 465: 236-238. doi:10.1038/nature08962. Archivado desde el original el 4 de octubre de 2010. 
  22. Brunetta, L., C.L. Craig (2010). . New Haven and London: Yale university press. ISBN 0300149220. Archivado desde el original el 22 de mayo de 2012. Consultado el 8 de septiembre de 2012. 
  23. Porter, D; Vollrath, F.; Shao, Z. (2005). «Predicting the mechanical properties of spider silk as a model nanostructured polymer». The European Physical Journal E: Soft Matter and Biological Physics 16 (2). doi:10.1140/epje/e2005-00021-2. 
  24. Pauling, L; Corey, R.B. (1953). «Two Rippled-Sheet Configurations of Polypeptide Chains, and a Note about the Pleated Sheets». Proc. Natl. Acad. Sci. 39 (4): 253-256. 
  25. Römer, Lin; Scheibel, T. (2008). «The elaborate structure of spider silk: Structure and function of a natural high performance fiber». Prion 2 (4): 154-161. doi:10.4161/pri.2.4.7490. 
  26. Omenetto, F.G.; Kaplan, D.L. (2010). «New Opportunities for an Ancient Material». Science 329 (5991): 528-531. doi:10.1126/science.1188936. 
  27. Termonia, Y (1994). «Molecular Modeling of Spider Silk Elasticity». Macromolecules 25: 7378-7381. doi:10.1021/ma00103a018. 
  28. Zax, D.B.; Armanios, D.E.; Horak, S.; malowniak, C.; yang, Z.T. (2004). «Variation of Mechanical Properties with Amino Acid Content in the Silk of Nephila Clavipes». Biomacromolecules 5 (3): 732-738. doi:10.1021/bm034309x. 
  29. Brooks, A.E; Steinkraus, H.B.; Nelson, S.R.; Lewis, R.V. (2005). «An Investigation of the Divergence of Major Ampullate Silk Fibers from Nephila clavipes and Argiope aurantia». Biomacromolecules 6 (6). doi:10.1021/bm050421e. 
  30. Swanson, B.O.; Blackledge, T.A.; Beltrán, J.; Hayashi, C.Y. (2006). «Variation in the material properties of spider dragline silk across species». Applied Physics A: Materials Science & Processing 82 (2): 213-218. doi:10.1007/s00339-005-3427-6. 
  31. van Beek, J.D.; Hess, S.; Vollrath, F.; Meier, B.H (2002). «The molecular structure of spider dragline silk: Folding and orientation of the protein backbone». Proc Natl Acad Sci USA 99: 10266-10271. 
  32. Gosline, J.M.; Denny, M.W.; DeMont, M.E. (1984). «Spider silk as rubber». Nature 309: 551-552. doi:10.1038/309551a0. 
  33. Hayashi, C.Y.; Lewis, R.V. (1998). «Evidence from flagelliform silk cDNA for the structural basis of elasticity and modular». Journal of Molecular Biology 275 (5). 
  34. Becker, N.; Oroudjev, E.; Mutz, S.; Cleveland, J.P.; Hansma, P.K.; Hayashi, C.Y.; Makarov, D.E.; Hansma, H.G (2003). . Nature Materials 2: 278-283. doi:10.1038/nmat858. Archivado desde el original el 29 de agosto de 2011. 
  35. Vollrath, F (2000). «Strength and structure of spiders’ silks». Reviews in Molecular Biotechnology 74 (2). 
  36. Apstein, C (1889). «Bau und Function der Spinndrüsen der Araneida». Arch. Naturgesch. 55: 29-74. 
  37. Zschokke, S (1993). «The influence of the auxiliary spiral on the capture spiral in Araneus diadematus Clerck (Araneidae)». Bull Br Arachnol Soc 9: 167-173. 
  38. Gosline, J.M.; DeMont, E.M.; Denny, M.W (1986). «The structure and properties of spider silk.». Endeavour 10 (1): 37-43. 
  39. Townley, M.A.; Tillinghast, E.K.; Neefus, C.D. (2006). «Changes in composition of spider orb web sticky». J Exp 209: 1463-1486. 
  40. Foelix, R.F. (1996). Biology of Spiders. Oxford University Press, USA. ISBN 9780195095944. 
  41. Wikipedia. «Bolas Spiders» |url= incorrecta con autorreferencia (ayuda) (en inglés). 
  42. Eberhard, W.G. (1980). «The Natural History and Behavior of the Bolas Spider, Mastophora dizzydeani sp. n. (Araneae)». Psyche 87: 143-170. doi:10.1155/1980/81062. 
  43. Sociedad Etomológica Aragonesa (SEA). «Arañas orbitelas cribeladas o Ulobóridos ibéricos». Español (en 2007). 
  44. Kovoor, J. "Comparative structure and histochemistry of silk-producing organs in arachnids" Ed.: Nentwing, W. & Heimer, S. (1987). The ecophysiology of Spiders. Springer-Verlag. ISBN 0387170340. 
  45. Holm, Erik, Dippenaar-Schoeman, Ansie; Goggo Guide (2010). http://www.lapa.co.za.  Falta el |título= (ayuda)
  46. Miyashita, T; Maezono, Y.; Shimazaki, A (2004). «Silk feeding as an alternative foraging tactic in a kleptoparasitic spider under seasonally changing environments». Journal of Zoology 262 (3). doi:10.1017/S0952836903004540. 
  47. Hillyard, P. The Private Life of Spiders. London: New Holland. ISBN 978-1-84537-690-1. 
  48. Bellman, H (1994). Arácnidos, Crustáceos y Miriápodos. Ediciones Blume, Madrid, España. ISBN 84-8076-065-6. 
  49. Murphy, J.; Platnik, N.I. «On Liphistius desultor Schiodte (Araneae, Liphistiidae)». Bull. Am. Mus. Hist. 170: 46-56. 
  50. Coyle, F.A.; "The role of spider silk in prey capture" (1986). William A. Shear, ed. Spiders: Webs, behavior and evolution. Stanford University Press, California. pp. 269-306. ISBN 978-0804712033. 
  51. Miguel Benito y Rafael Delgado (2005) (Grupo Ibérico de Aracnología). «NEMESIIDAE Simon, 1889». 
  52. Bristowe, W.S. (1932). «The Liphistiid Spiders». Proc. Zool. Soc. London 103: 1015-1045. 
  53. Craig, Catherine L. (2003). Spider Webs and Silk: Tracing the Evolution from Molecules to Genes to Phenotypes. http://www.oup.com/us/catalog/general/subject/LifeSciences/Invertebratezoology/?ci=9780195129168: Oxford University Press. ISBN 9780195129168. 
  54. Hayashi, C.Y. (2002). «Evolution of spider silk proteins: insight from phylogenetic analyses». NCBI, PubMed 92: 209-223. 
  55. Garb, J.E.; Ayoub, N.A.; Hayashi, C.Y. (2010). «Untangling spider silk evolution with spidroin terminal domains». BMC Evolutionary Biology 10: 243. doi:10.1186/1471-2148-10-243. 
  56. Rudall, K.M.; Kenchington, W. (1971). «Arthropod Silks: The Problem of Fibrous Proteins in Animal Tissues». Annual Review of Entomology (en inglés) 16: 73-96. doi:10.1146/annurev.en.16.010171.000445. 
  57. Mita, K.; Ichimura, S.; Zama, M. (1988). «Specifie codon usage pattern and its implications on the secondary structure of silk fibroin mRNA». Journal of Molecular Biology 203 (4): 917-925. 
  58. Candelas, G.C.; Arroyo, G.; Carrasco, C.; Dompenciel, R. (1990). «Spider silkglands contain a tissue-specific alanine tRNA that accumulates in vitro in response to the stimulus for silk protein synthesis». Developmental Biology 140 (1): 215-220. doi:10.1016/0012-1606(90)90069-U. 
  59. Hayashi, C.Y.; Lewis, R.V. (1998). Journal of Molecular Biology 275 (5): 773-784 http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022283697914789 |url= sin título (ayuda). 
  60. Denny, M (1976). «The physical properties of spider´s silk and their role in the design of orb-webs». The Journal of Experimental Biology 65: 483-506. 
  61. Craig, C.L. (1987). «The Significance of Spider Size to the Diversification of Spider-Web Architectures and Spider Reproductive Modes». The American Naturalist 129 (1): 47-68. 
  62. Gosline, J.M.; Pollak, C.C.; Guerette, P.A.; Cheng, A.; DeMont, M.E.; Denny, M.W. (1994). «Elastomeric Network Models for the Frame and Viscid Silks from the Orb Web of the Spider Araneus diadematus». ACS Symposium Series 544: 328-341. doi:10.1021/bk-1994-0544.ch027. 
  63. Köhler, T; Vollrath, F. (1995). «Thread biomechanics in the two orb-weaving spiders Araneus diadematus (Araneae, Araneidae) and Uloborus walckenaerius (Araneae, Uloboridae)». Journal of Experimental Zoology 271 (1). doi:10.1002/jez.1402710102. 
  64. Lehrer, M. (2003). Insect spatial vision is a potential selective factor on the evolution of silk achromatic properties and web architcture (Capítulo 4, en "Spider Webs and Silk". Oxfor University Press. pp. 84-107.  |autor= y |apellidos= redundantes (ayuda)
  65. Pérez-Rigueiro, J.; Elices, M.; Martinez, M.A.; Carnero, D.; Guinea, G.V. Resistencia mecánica de la seda víscida de araña el 17 de julio de 2013 en Wayback Machine.. Anales de la mecánica de fractura. 2005
  66. Swanson, B.O.; Anderson, S,P.; DiGioviovine, C.; Ross, R.N.; Dorsey, J.P. (2009). «The evolution of complex biomaterial performance: The case of spider silk». Integrative & Comparative Biology 49 (1): 21-31. doi:10.1093/icb/icp013. 
  67. Guinea, G.V.; Elices, M.; Pérez-Rigueiro, J.; Plaza, G.R. (2004). «Stretching of supercontracted fibers: a link between spinning and the variability of spider silk». The Journal of Experimental Biology 208: 25-30. doi:10.1242/jeb.01344. 
  68. Gosline, J.M; Guerette, P.A.; Ortlepp, C.S.; Savage, K.N. (1999). «The mechanical design of spider silks: From fibroin sequence to mechanical function». The Journal of Experimental Biology 202: 3295-3303. 
  69. Arbelaiz, A.; Fernández, B.; Cantero, G.; Llano-Ponte, R.; Valea, A.; Mondragon, I. (2005). «Mechanicalproperties of flaxfibre/polypropylenecomposites. Influence of fibre/matrixmodification and glassfibrehybridization». Composites. Part A: applied Science and Manufacturing 36 (12): 1637-1644. doi:10.1016/j.compositesa.2005.03.021. 
  70. Ortlepp, C; Gosline, J.M. (2008). «The scaling of safety factor in spider draglines». The Journal of Experimental Biology 211: 2832-2840. doi:10.1242/jeb.014191. 
  71. Du, Ning; Liu, X.Y.; Narayanan, J.; Li, L.; Lin, M.L.M; Li, D. (2006). «Design of Superior Spider Silk: From Nanostructure to Mechanical Properties». Biophysical Journal 91 (12): 4528-4535. doi:10.1529/biophysj.106.089144. 
  72. Blackledge, T.A.; Hayashi, C.Y. (2006). «Unraveling the mechanical properties of composite silk threads spun by cribellate orb-weaving spiders». Journal of Experimental Biology 209: 3131-3140. doi:10.1242/jeb.02327. 
  73. Lorusso, H; Burgeño, A.; Svoboda, H.G. (2008). «Propiedades mecánicas y caracterización microestructural de diferentes aceros dual-phase». CONAMET/SAM-2008. 
  74. Jiang, H.; Adams, W.W.; Eby, R.K. (1993). ‘High performance polymer fibres’, in Structure and Properties of Polymers, vol. 12. d. Thomas E L, Wiley-VCH. 
  75. Perepelkin, K.E.; Matchalaba, N.N.; Budnitski, G.A. (1999). «Armos – the Russian high-performance fiber: comparison with other p-aramid fiber types». Chemical Fibers International (3): 211-214. 
  76. Agnarsson, I.; Kuntner, M.; Blackledge, T.A. (2010). «Bioprospecting Finds the Toughest Biological Material: Extraordinary Silk from a Giant Riverine Orb Spider». PLOSone 5 (9). 
  77. Blackledge, T.A.; Hayashi, C.Y. (2006). «Silken toolkits: biomechanics of silk fibers spun by the orb web spider Argiope argentata (Fabricius 1775)». Journal of Experimental Zoology 209: 2452-2461. doi:10.1242/jeb.02275. 
  78. Work, R.W (1985). «Viscoelastic Behaviour and Wet Supercontraction of Major Ampullate Silk Fibres of Certain Orb-Web-Building Spiders (Araneae)». Journal ofExperimental Biology 118: 379. 
  79. Vollrath, F (1992). «Spider webs and silk». Scientific American 266: 70. 
  80. Elices, M; Plaza, G.R.; Pérez-Rigueiro, J.; Guinea, G.V (2011). «The hidden link between supercontraction and mechanical behaviour os spider silks». Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials 4 (5): 658-669. 
  81. Pérez-Rigueiro, J; Elices, M.; Guinea, G.V. (2003). «Controlled supercontraction tailos the tensile behaviour of spider silk». Polymer 44 (13): 3733-3736. 
  82. Work (1977). «Dimensions, birefringence, and force-elongation behavior of major and minor ampullate silk fibers from orb-web-spinning spiders-The effects of wetting on these properties». Text. Res. J 47: 650-662. 
  83. Work, R.W (1981). «A Comparative Study of the Supercontraction of Major Ampullate Silk Fibers of Orb-Web-Building Spiders (Araneae)». Journal of Arachnology 9 (3): 299-308. 
  84. Yang, Y; Chen, X.; Shao, Z.; Zhou, P.; Porter, D.; Knight, D.P.; Vollrath, F. (2005). «Toughness of Spider Silk at High and Low Temperatures». Advanced Materials 17 (1): 84-88. doi:10.1002/adma.200400344. 
  85. Yepes, H; Rosales-Rivera, A.; Pineda-Gómez, P. (2006). . Revista de la Sociedad Colombiana de Física 38 (2): 950-953. ISSN 0120-2650. Archivado desde el original el 9 de febrero de 2013. Consultado el 24 de septiembre de 2012. 
  86. GIA-Grupo Ibérico de Aracnologías (Glosario). «Opistosoma». Consultado el 2012. 
  87. Palmer, J.M.; Coyle, F.A.; Harrison, F.W. (1982). «Structure and cytochemistry of the silk glands of the mygalomorph spider Antrodiaetus unicolor (araneae, antrodiaetidae)». Journal of Morphology 174 (3): 269-274. doi:10.1002/jmor.1051740303. 
  88. Peters, H.M. (1955). «Über den spinnapparat von Nephilia madagascariensis». Z. Naturforsch. 10b: 395-404. 
  89. Mullen, G.R. (1969). «Morphology and Histology of the Silk Glands in Araneus sericatus Cl.». Transactions of the American Microscopical Society 88 (2): 232-240. 
  90. Richter, C.J.J. (1970). «Morphology and function of the spinning apparatus of the wolf spider Pardosa amentata (Cl.) (Araneae, Lycosidae)». Zoomorphology 68 (1): 37-68. doi:10.1007/BF00277422. 
  91. Glatz, L (1972). «Der spinnapparat haplogyner spinnen (Arachnida, Araneae)». Zoomorphology 72 (1): 1-25. doi:10.1007/BF00281752. 
  92. Witt, P.N.; Reed, C.F.; Peakall, D.B. (1968). A Spider's Web. Springer-Verlag-New York Inc. 
  93. Slotta, U.; Mougin, N.; Römer, L.; Leimer, A.H. (Mayo de 2012). . Society for Biological Engineering: 43-49. Archivado desde el original el 9 de febrero de 2013. 
  94. Hijirida, D.H.; Do, K.G.; Mchal, C.; Wong, S.; Zax, D.; Jelinski, L.W. (1996). «13C NMR of Nephila clavipes major ampullate silk gland.». Biophysical Journal 71 (6): 3442-3447. 
  95. Ramsen, W. (1938). «Coagulation by Shearing and by Freezing». Nature 142: 1120-1121. doi:10.1038/1421120a0. 
  96. Jin, H.J.; Kaplan, D.L. (2003). «Mechanism of silk processing in insects and spiders». Nature 424: 1057-1061. 

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" (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.

Enlaces externos

  • Cuestionario interactivo sobre la seda de araña. Universidad de Alcalá. Biomodel.
  • . Universidad Politécnica de Madrid.
  • GIA - Grupo Ibérico de Aracnología
  • SEA - Sociedad Entomológica Aragonesa
  • Asociación Española de Entomología
  •   Datos: Q2740926
  •   Multimedia: Spider silk

seda, araña, seda, araña, fibra, proteica, hilada, naturalmente, arañas, arañas, emplean, para, desarrollar, redes, caza, telarañas, nidos, protecciones, para, huevos, incluso, para, transportarse, aire, modo, parapente, gracias, esta, forma, transporte, algun. La seda de arana es una fibra proteica hilada naturalmente por aranas Las aranas la emplean para desarrollar redes de caza o telaranas nidos protecciones para sus huevos o incluso para transportarse por el aire a modo de parapente 1 2 3 Gracias a esta forma de transporte algunos marineros han informado de la presencia de aranas entre sus velas despues de haber zarpado incluso a distancias de 1600 km mar adentro 4 Tambien se han hallado en globos atmosfericos en sus tareas de analisis de la atmosfera a alturas algo inferiores a 5000 m 5 vease Vuelo aracnido Ballooning En algunas especies tambien se ha observado que en ocasiones especiales la seda de arana puede utilizarse como sustento alimenticio para la propia especie 6 Tela de arana de una especie del genero Nephila Detalle del anclaje de una maroma de seda de una arana orbitelar a un arbol y en el que se aprecia la composicion multifibrilar del hilo Actualmente existe un gran interes en determinar la relacion que existe entre la composicion y la estructura quimica de la seda de arana con el fin de desarrollar materiales que posean propiedades mecanicas similares asi como en lograr un metodo aplicable industrialmente para producir seda con fines tales como la ingenieria de tejidos 7 8 Indice 1 Composicion quimica 2 Estructura 2 1 Relacion entre estructura y propiedades 3 Biodiversidad 3 1 Tipos 3 2 Funciones 3 3 Sedas filogenia y evolucion 4 Propiedades mecanicas 4 1 Rigidez modulo de elasticidad 4 2 Limite elastico 4 3 Resistencia 4 4 Deformacion a rotura 4 5 Tenacidad 4 5 1 Record de tenacidad 4 6 Variacion de propiedades con el tipo de seda glandula secretora 4 7 Supercontraccion 4 8 Comportamiento mecanico dinamico termico 5 Biosintesis 5 1 Glandulas estructura y fisiologia 5 2 Formacion del hilo 6 Posibles aplicaciones 7 Vease tambien 8 Bibliografia 9 Videos 10 Enlaces externosComposicion quimica Editar Aminoacidos predominantes en las sedas de arana Existen variaciones notables entre diferentes sedas tanto dentro de la misma especie como entre diferentes especies La composicion quimica elemental de la seda de arana como en el resto de biomoleculas organicas consiste fundamentalmente en carbono C hidrogeno H oxigeno O y nitrogeno N Sin embargo gracias a las posibilidades de la quimica organica y procesos bioquimicos desarrollados a lo largo de la evolucion de las especies con los mismos elementos pueden desarrollarse materiales y tejidos con propiedades diferentes Aunque la composicion quimica varia de una especie a otra e incluso dentro de la misma especie en funcion de la finalidad de la seda la proporcion mayoritaria de aminoacidos la comprenden la glicina 10 40 la alanina 18 30 9 10 11 12 y diferentes proporciones de prolina 0 20 segun la especie 13 asi como proporciones variadas de otros aminoacidos como serina glutamina y tirosina siempre segun tipo de seda y especie 14 15 Tambien aparecen trazas de glucidos lipidos compuestos ionicos y algunos pigmentos 16 Los aminoacidos se unen entre si mediante enlaces peptidicos formando cadenas proteicas o proteinas Las proteinas que forman la seda de arana se denominan espidroinas spidroins en lengua inglesa derivado de spider arana Se han identificado en las sedas de arana al menos dos clases de espidroinas diferenciadas que se denominan espidroina 1 y espidroina 2 Proporciones de alanina y glicina presentes en las distintas sedas secretadas por las aranas Araneus diadematus 12 17 Estructura Editar Esquema de la estructura de la seda de arana Desde la fibra hasta la escala atomica pasando por su microestructura y la escala nanometrica Como muchas otras proteinas funcionales presentes en los seres vivos 18 las de las sedas de arana se caracterizan por tres niveles estructurales principalmente El primero o estructura primaria se refiere a la secuencia polipeptidica caracteristica de cada proteina en la que los distintos aminoacidos estan unidos entre si por enlaces peptidicos El segundo nivel estructura secundaria hace referencia a la conformacion que adquieren estas cadenas polipeptidicas en el espacio y se caracteriza por asociaciones intramoleculares de tipo enlace de hidrogeno La estructura terciaria hace referencia a la interaccion y disposicion entre las subestructuras secundarias En cuanto a la estructura primaria de la seda de arana como se ha comentado con anterioridad en la secuencia de aminoacidos predominan la alanina y la glicina La masa molecular de las cadenas puede oscilar entre 200 19 y 700 kDa 20 Este valor es considerablemente alto en comparacion con otras proteinas comunes Tambien la complejidad de desarrollar proteinas sinteticas de tan elevado tamano ha sido motivo de estudio de los mecanismos empleados por las aranas para sintetizar macromoleculas polipeptidicas de semejante masa molecular sin que coagulen debido a interacciones intramoleculares de tipo puente de hidrogeno demostrandose que en el caso de las aranas se debe a su capacidad de ajustar el pH durante su procesado 21 La estructura primaria de la seda varia notablemente dependiendo del tipo de funcionalidad a desarrollar vease Biodiversidad gt Tipos Asi la seda de las telas de arana radiales esta compuesta de dos tipos de proteinas espidroina 1 MaSp1 y espidroina 2 MaSp2 donde Ma hace referencia a la glandula que las secreta ampulacea mayor major ampullate y Sp a la fibroina espidroina proveniente de la contraccion de spider fibroin A continuacion se muestra un ejemplo de la estructura primaria con secuencia repetitiva para las espidroinas MaSp1 de las sedas radiales de las aranas Nephilia clavipes y Nephilia inaurata madagascariensis 22 asi como un modelo secuencial desarrollado para la MaSp1 23 La seda de arana tiene varias estructuras secundarias debido a los distintos bloques de aminoacidos que la conforman Los bloques ricos en alanina forman estructuras secundarias de tipo lamina b 24 en las que las cadenas estan fuertemente asociadas por puentes de hidrogeno generando bloques muy cristalinos es decir de estructura regular 24 Estas estructuras secundarias o cristalitos se encuentran ademas orientadas segun el eje de la fibra 15 Ademas existen otras regiones en las que los bloques ricos en glicina forman una estructura menos regular o amorfa con la presencia segun algunos autores de estructuras helicoidales y de tipo helice a 25 26 La presencia pues de regiones altamente cristalinas combinadas con regiones mas amorfas 27 15 da lugar a la estructura terciaria a la que se considera responsable de que la seda de arana presente tan notables propiedades mecanicas Por un lado la region cristalina con dominios orientados en la direccion de la fibra 15 seria capaz de soportar grandes tensiones mecanicas distribuidas entre cadenas por la gran abundancia de enlaces de hidrogeno mientras que la region amorfa seria susceptible de deformarse en cierta medida proporcionando extensibilidad al material La combinacion de ambas propiedades justifica segun este modelo que la seda de arana sea deformable pero muy resistente a la vez por la combinacion de dos propiedades que normalmente son excluyentes entre si Relacion entre estructura y propiedades Editar Debido a la gran cantidad de sedas y de especies de aranas asi como los numerosos factores que influyen en las propiedades mecanicas humedad secuencia de aminoacidos condiciones de hilado y post estirado etc es aun incompleta la explicacion de como la composicion secuencia de aminoacidos determina las propiedades mecanicas 28 29 30 Sin embargo los analisis tanto de sedas estructurales ampulacea mayor como de captura flageliforme indican la presencia repetitiva de unidades con ciertas caracteristicas morfologicas Asi los oligopeptidos con secuencia GA n A n tienden a formar estructuras cristalinas de tipo lamina b 31 15 Las estructuras de las secuencias GPGGX GPGQQ y GGX no son definitivas pero muchos autores las asocian con un caracter mas amorfo que proporciona elasticidad 32 Algunos autores defienden que las secuencias del tipo GPGGX o GGX se pliegan en estructuras b generando espirales b 33 34 Biodiversidad EditarTipos Editar La diversidad de las sedas de arana es generalmente muy superior a la generada por otros insectos como por ejemplo los gusanos de la seda los cuales en la mayoria de los casos producen la seda con fines unicamente reproductivos y en particular para la elaboracion de huevos 25 Por el contrario las aranas han desarrollado a lo largo de la evolucion la capacidad de producir distintas clases de seda adaptadas a su funcionalidad final Cabe mencionar que actualmente se conocen mas de 34 000 especies diferentes de aranas entre las cuales el 50 emplea la seda para capturar presas Ademas se conocen mas de 130 formas diferentes de telarana Entre las telaranas mas estudiadas se encuentran aquellas de las que las aranas se cuelgan Un ejemplo de estas es la arana europea tipica de jardin Araneus diadematus 35 Se ha encontrado que estas aranas pueden producir hasta siete tipos diferentes de seda empleando siete glandulas diferenciadas 36 situadas en la parte posterior de su abdomen Los radios y parte de los marcos de las telas suelen estar formados por sedas producidas en la glandula ampulacea mayor que contienen dos tipos de proteinas espidroina 1 y espidroina 2 y se caracterizan por su rigidez y resistencia Las aranas se desplazan por ellas cuando arrastran alguna de sus presas aprovechando su mayor resistencia y rigidez La seda que forma las espirales transversales esta compuesta por una fibra menos rigida mas elastica y deformable pero no tan resistente como las radiales Esta disenada para que los insectos en lugar de rebotar se queden adheridos debido a la gran deformabilidad de la seda Estas sedas son producidas en las glandulas flageliformes y solo presentan un tipo de espidroina La seda que forma las espirales auxiliares se genera en las glandulas ampulaceas menores y se utilizan como armazon a la hora de preparar las telas de arana antes de la generacion de la seda de captura radial 37 Las aranas producen tambien una seda de tipo mortero que emplean en las juntas entre sedas de captura y sedas radiales Esta seda se produce en la glandula piriforme 38 Para lograr mayor seguridad en las capturas las aranas ademas producen en la glandula agregada una seda con caracter adhesivo con elevado contenido de agua que emplean para recubrir la seda de captura 39 Finalmente en las glandulas cilindrica y aciniforme respectivamente las aranas suelen producir dos sedas mas para recubrir exteriormente e interiormente los huevos de su descendencia 25 Funciones Editar La importancia de la seda para las aranas se ve reflejada en el gran numero de funciones que realizan y en la capacidad desarrollada a lo largo de millones de anos de evolucion para sintetizarlas Muchas especies de aranas son capaces de sintetizar hasta siete tipos diferentes de sedas cada una para funciones distintas 40 Funcion Ejemplos ReferenciasCaza Telaranas tubulares telaranas comunes etc Pesca de mariposas por las aranas boleadoras Mastophora diablo vease video 40 41 40 42 Inmovilizacion y momificacion de presa La seda de glandulas aciniformes la emplean para inmovilizar presas que devoran con posterioridad Algunas especies combinan la seda con veneno durante la momificacion vease video Otras especies como los uloboridos al no tener veneno inmovilizan rapidamente a sus presas y vierten sus jugos gastricos directamente sobre ellas 40 43 Reproduccion Los machos recubren las telas con esperma Los huevos se recubren de seda protectora Algunas especies dejan sobre las telas rastros con feromonas para atraer al sexo opuesto 40 44 25 45 Alimento Las aranas consumen habitualmente su propia seda cuando escasean las presas En algunas especies se ha observado tambien un comportamiento cleptoparasito en el que algunas aranas invasoras se comen la seda de la arana huesped 46 Construccion de nidos Nidos tubulares en cuyo fondo se cobija la arana empleando los propios hilos de seda como paredes Los hilos de seda tambien cumplen la funcion de transmitir a la arana la presencia de algun intruso mediante sus vibraciones 47 Campana de buceo nido bajo el agua La arana de agua Argyroneta aquatica es una de las pocas especies de arana que vive permanente bajo el agua Esta arana respira aire como las demas y para ello fabrica a base de seda una camara de aire de tipo campana de buceo que sujeta a plantas acuaticas Posteriormente la llena con aire que capta de la superficie y arrastra hasta alli vease video 1 47 48 Guias Algunas aranas al salir de sus nidos liberan una guia de seda para apoyarse en ella a la hora de retornar al hogar 45 Cuerdas de escalada Algunas aranas por ejemplo las aranas saltadoras Salticidae aunque no emplean la seda para construir nidos si la emplean como cuerda de seguridad para caminar en superficies invertidas Otras aranas se dejan caer de determinados lugares empleando un hilo de seda por el que retornar con posterioridad 45 40 Tiendas de campana Algunas aranas como las saltadoras aunque no usan precisamente la seda para la construccion de sus nidos si emplean la seda para hacer refugios temporales en caso de tormenta para pasar una noche o parte del invierno Tambien acumulan sus huevos en ellos 40 Dispersion y transporte aereo vease vuelo aracnido Algunas aranas lanzan la seda hacia arriba en momentos de ligera brisa hasta conseguir cierta superficie que les ayuda a despegar a modo de parapente y transportarse volando hasta otros territorios En ingles este tipo de funcion se denomina ballooning de montar en globo Esta tecnica tambien la emplean ciertos gusanos y acaros 1 2 3 Puertas para madrigueras Algunas aranas como las de los generos Liphistiidae y Nemesiidae hacen madrigueras bajo tierra e instalan una fina tapadera de seda en la superficie 49 50 51 Sensores de movimiento Muchas aranas ocultas en sus nidos o situadas en otros lugares de sus redes detectan la presencia de merodeadores a traves de las vibraciones transmitidas a lo largo de los hilos de seda Algunas especies como la Liphistius desultor tienden a la salida de sus madrigueras una red radial de seda que transmite el movimiento hacia el interior de la madriguera Tambien se han observado aranas que a traves de sus sedas son capaces de detectar sonidos como los del piano atribuyendose esta cualidad a la utilidad de la seda en la deteccion de insectos a partir de sus zumbidos 52 49 50 1 Sedas filogenia y evolucion Editar Para entender la evolucion de las aranas es necesario entender la evolucion de sus sistemas productores de seda 53 A la vez una forma de explorar la evolucion de la seda de arana es trazar la relacion entre los diferentes tipos de seda su estructura molecular las glandulas donde se producen y la filogenia existente entre las diferentes especies productoras de seda 53 De la misma manera el estudio molecular secuenciacion de aminoacidos de distintas sedas se considera una posible manera de relacionar distintas especies de aranas entre si y estudiar su diferente evolucion 54 55 El numero de sedas producidas por las aranas su fisiologia y sus sistemas productores de seda parecen correlacionar con la filogenia de las aranas 53 Se han propuesto cinco hipotesis para explicar la diversidad y evolucion de las sedas hiladas por las aranas orbitelares aquellas que construyen telaranas suspendidas en el aire 1 Variaciones geneticas al azar 56 2 Seleccion hacia la eficiencia sintetica 57 58 59 3 Seleccion hacia propiedades mecanicas tales como resistencia y elasticidad 60 61 62 63 4 Seleccion hacia una reduccion en reflectancia y visibilidad por parte de las presas 64 5 Seleccion hacia el aprovechamiento de los aminoacidos presentes en la dieta de las aranas 53 Ninguna de estas hipotesis excluye a las demas Asi es muy probable que la secuencia observada de aminoacidos sea el resultado de duplicaciones o eliminaciones erroneas del ADN al azar hipotesis 1 que en algunos casos han dado lugar a sedas con buenas propiedades hipotesis 2 3 y 4 y que estas hayan afectado en la efectividad de caza la abundancia y calidad de las presas y por lo tanto en la variedad de aminoacidos presentes en sus dietas hipotesis 5 53 Propiedades mecanicas Editar Comparacion entre la curva de Tension Deformacion de la seda de arana Ampulacea Mayor con otros materiales ingenieriles Visualizacion del concepto de tenacidad Aunque cada tipo de seda tiene propiedades mecanicas diferentes dependiendo de su funcionalidad 65 y especie se puede considerar que en la mayoria de los casos las propiedades mecanicas de las sedas de arana son asombrosas desde el punto de vista ingenieril Presentan en todos los casos una combinacion excepcional de resistencia a la rotura y extensibilidad y por lo tanto de tenacidad Un error comunmente difundido en los medios de comunicacion es su comparacion con el acero La seda de arana presenta resistencia similar a la del acero pero no superior Sin embargo considerando la densidad de ambos materiales 25 la seda 1 3 g cm 3 y el acero 7 8 g cm 3 y tomando la misma cantidad de material la seda es unas cinco veces mas resistente por unidad de masa El Kevlar poli para fenileno tereftalamida es mas resistente que el acero y la seda La seda de arana sin embargo con una resistencia analoga a la del acero admite deformaciones en torno a 10 veces superiores 30 Ello hace que para su deformacion se requieran grandes cantidades de energia mecanica Esto se cuantifica mediante el concepto de tenacidad area bajo la curva tension deformacion donde la seda de arana es el paradigma de todos los materiales 25 Rigidez modulo de elasticidad Editar La rigidez de la seda ampulacea mayor varia dependiendo de la especie 30 66 y la velocidad de post estirado 67 La seda ampulacea mayor la mas atractiva desde el punto de vista ingenieril tiene normalmente modulos de elasticidad de entre 3 y 10 GPa Esto aun siendo menor que en el kevlar 130 GPa o el acero 200 GPa 68 supone un valor muy superior al de muchos materiales plasticos actuales como el polipropileno 1GPa 69 Limite elastico Editar El limite elastico varia asimismo en funcion de la seda y de la especie asi como de otros factores como el pre estirado o la humedad No obstante el limite elastico suele estar en torno al 3 5 de deformacion y 200 800 MPa de tension 70 Resistencia Editar En el caso de la seda ampulacea mayor la mas estudiada y mas resistente de todas ellas la resistencia a la traccion suele ser de 0 6 a 1 5 GPa 600 1500 MPa La resistencia varia con la velocidad de hilado de las sedas 71 Las propiedades de la seda ampulacea mayor como las demas varia dependiendo de la especie por ejemplo Deinopis spinosa 1 3 GPa Hyptiotes cavatus 1 8 GPa o Uloborus diversas 1 4 GPa todas ellas ensayadas a 1 s 72 De esta manera la seda ampulacea presenta resistencia comparable y en algunos casos superior a muchos aceros 73 y en torno a la mitad de las de poliaramidas como el Kevlar el Twaron el Terlon o la fibra Armos esta ultima es una fibra heterociclica 74 75 Deformacion a rotura Editar La seda ampulacea mayor suele romper en torno al 20 o 35 de su longitud total inicial 60 72 La seda flageliforme espiral de captura por el contrario presenta deformaciones mayores que oscilan entre 60 y 180 de su longitud total 72 e incluso 270 en algunos casos como en Araneus diadematus 60 Tenacidad Editar Debido a la combinacion de resistencia y deformacion a rotura las sedas de arana absorben grandes cantidades de energia mecanica antes de su fractura 68 Existen algunas variaciones de tenacidad segun la especie por ejemplo desde 138 MJ m 3 para la seda ampulacea mayor de Deinopis espinosa hasta 164 MJ m 3 para la de Hyptiotes cavatus 72 Para la seda flageliforme mas deformable pero menos resistente los valores oscilan entre 92 MJ m 3 y 206 MJ m 3 respectivamente Para destacar la importancia de estos valores merece la pena compararlos con los del Kevlar 49 50 MJ m 3 el nailon 80 MJ m 3 la fibra de carbono 25 MJ m 3 o el acero 6 MJ m 3 68 Record de tenacidad Editar Variacion de propiedades en funcion del tipo de glandula secretora Curvas representativas de Tension Deformacion para distintas sedas de la arana Argiope argentata Fabricius 1775 Analizando diferentes sedas cientificos del Departamento de Biologia de la Facultad de Ciencias Naturales de la Universidad de Puerto Rico 76 en colaboracion con cientificos de Eslovenia y de EE UU encontraron que la seda ampulacea mayor de la arana ladradora de Darwin una mala traduccion de bark Darwin spider pues bark significa tanto ladrido como corteza debido al aspecto del lomo de la arana Caerostris darwini presentaba resistencias cercanas a 1 6 GPa con deformaciones a rotura en torno al 50 Esto supone tenacidades medias de unos 350 MJ m 3 con algunas muestras presentando tenacidades de 500 MJ m 3 lo que supone de 8 a 10 veces superior al Kevlar 68 76 Variacion de propiedades con el tipo de seda glandula secretora Editar Como se ha comentado con anterioridad las aranas mas evolucionadas han desarrollado la capacidad de producir diferentes tipos de seda Estas sedas las secretan diferentes glandulas y sus propiedades mecanicas difieren unas de otras 77 17 Asi por ejemplo como se muestra en la figura de la derecha la seda flageliforme empleada en las estructuras transversales a los radios es mucho mas deformable que la seda secretada por la glandula ampulacea mayor empleada en los radios y marcos de las telaranas 77 Supercontraccion Editar Otro fenomeno caracteristico de las sedas es el de la supercontraccion Este termino se refiere a que algunas sedas pueden contraerse hasta la mitad de su longitud inicial bajo ciertas condiciones de humedad 78 79 80 81 El indice de supercontraccion SC se define como L0 Lc L0 donde L0 es la longitud inicial extendida de la fibra y Lc es la longitud de la fibra supercontraida sometida a humedad 80 No se ha identificado por completo la funcion biologica de la supercontraccion pero se piensa que puede servir para tensar la telarana de forma que se reorganice y se flexibilice con la presencia del rocio del albor 82 83 80 Tras la supercontraccion las fibras presentan propiedades mecanicas mas caracteristicas de elastomeros con menor modulo de elasticidad y mayor extensibilidad 80 Comportamiento mecanico dinamico termico EditarLos analisis mecanico dinamico termicos de fibras de arana sometidas a oscilaciones tractoras sugieren que la seda ampulacea mayor mantiene un comportamiento tipico de un polimero semicristalino con Termograma mecanico dinamico termico representativo de una seda de ampulacea mayor de una arana Nephilia edulis presentando la curva del modulo elastico E en negro y la curva de la tan d en azul 23 dos transiciones fundamentales una a baja temperatura en torno a los 70 C y otra s a alta s temperatura una en torno a 200 C y otra en torno a 310 C 84 23 En la imagen se muestra un termograma representativo indicando las transiciones observadas mas notorias en la funcion tan d Se ha propuesto que estas transiciones se deben a I T 70 C Relajacion de cadenas flexibles como aquellas ricas en segmentos hidrocarbonados y relajacion de interacciones hidrocarbonadas II T 200 C Relajacion de cadenas amorfas asociadas por puentes de hidrogeno y orientadas en la direccion de la fibra III T 310 C Disrupcion de puentes de hidrogenos de las cadenas asociadas en forma de laminas b Segun estos datos la seda presentaria mayor tenacidad a temperaturas bajas pero incluso a temperaturas tan altas como 200 C mantendria un alto modulo debido a que las laminas b se mantienen aun intactas Estos datos se corresponderian con datos calorimetricos mediante calorimetria diferencial de barrido y analisis termogravimetrico realizados con sedas del genero Micherecantha 85 Mediante calorimetria diferencial estos datos mostraron varias endotermas Una de ellas correspondiente a la humedad en torno a 100 C y otra con inicio cercano a 200 C que se podria corresponder con la transicion II descrita con anterioridad Asimismo mediante analisis termogravimetrico en atmosfera de oxigeno se obtuvieron dos procesos degradativos diferenciados uno a partir de 200 C y otro en torno a los 400 C que se podrian corresponder con la desnaturalizacion de los polipeptidos correspondientes a las fases originarias de las transiciones II y III respectivamente Biosintesis Editar Las aranas producen sus sedas en las glandulas desarrolladas para tal fin situadas en la parte inferior de su abdomen u opistosoma donde ademas se encuentra parte de su aparato digestivo el aparato genital el corazon y los pulmones 86 Glandulas estructura y fisiologia Editar Mientras que las aranas menos evolucionadas presentan una unica glandula productora de seda 87 las mas evolucionadas presentan hasta siete diferenciables 36 88 89 90 Las siguientes glandulas difieren morfologicamente e histologicamente glandulas ampulaceas glandulas aciniformes glandulas tubuliformes glandulas agregadas glandulas piriformes y glandulas flageliformes o coronatae Cada una de las glandulas tiene un conducto que va a parar a una hilera por la cual pultruyen los hilos de seda a traves de los husillos o fusulas 1 36 88 Generalmente cada arana dispone de tres pares de hileras 1 40 91 que producen distintos tipos de seda Cada hilera tiene entre 120 y 150 husillos micrometricos por los que fluye la seda 1 La disposicion de estas glandulas en la anatomia de la arana su morfologia y disposicion en relacion con las hileras se representa en la figura de la derecha Las glandulas de la seda tienen en la mayoria de los casos una forma que recuerda a la de un pimiento de Padron o guindilla de Ibarra Las glandulas consisten en todos los casos en una monocapa de celulas epiteliales 40 Estas biosintetizan las proteinas de la seda que secretan directamente al lumen en forma de pequenas gotitas La mayor parte de la biosintesis de las proteinas de la seda tiene lugar en la cola de la glandula o zona mas inmersa en el abdomen aunque tambien se biosintetizan pequenas proporciones de proteina en zonas mas proximas al saco como se ha podido comprobar empleando alanina radiactiva como trazador 92 Formacion del hilo Editar Como sale el hilo del aparato hilador Lastima que no pueda uno expresar en dos palabras lo que sus ojos han visto y contemplado cien veces Pelegrin Franganillo Balboa en su manual de araneologia Las aranas de 1917 pag 105 IX El Hilo de las Aranas 1 La formacion del hilo de arana ha sido 92 y es un tema de intensa investigacion cientifica y aun no completamente determinado 93 pues no es obvio como un material formado por polipeptidos de tan elevada masa molecular puede mantenerse disuelto en los sacos glandulares y pasar a traves de los husillos a formar una fibra de semejantes propiedades mecanicas y dificilmente soluble Los estudios revelan que las espidroinas proteinas de la seda se presentan disueltas en agua en altas concentraciones de hasta 30 o 50 en masa 94 en los sacos glandulares con una estructura de tipo cristal liquido con cierto orden estructural y con caracter no newtoniano 16 La relativamente menor dependencia de la viscosidad con respecto a la temperatura de los fluidos no newtonianos permite a la arana fabricar seda en diferentes horas del dia tanto con el frio matinal como con el calor del mediodia y periodos estacionales 16 Una vez estimulada la formacion del hilo y la descarga del saco la disolucion de espidroinas comenzaria a fluir por el conducto hacia las hileras donde las moleculas comenzarian a orientarse y a gelificar tanto por el efecto cizalla 95 16 96 como por el descenso del pH del medio desde 6 9 hasta 6 3 21 Posibles aplicaciones EditarGracias a sus excepcionales propiedades mecanicas alta resistencia alta deformabilidad enorme tenacidad ademas de su biocompatibilidad el potencial de las fibras de seda de arana en diversos campos es notable Sus fibras podrian emplearse en campos como la ingenieria de tejidos para la regeneracion de organos tendones o ligamentos asi como para suturas o compresas protectoras 7 Tambien se ha propuesto que materiales con propiedades analogas a la seda de arana serian excepcionales para aplicaciones balisticas bien con fines militares o defensivos chalecos antibalas materiales antideflagrantes etc o bien para fines civiles como la creacion de materiales de proteccion o elementos de seguridad vial vallas parachoques etc debido a la gran capacidad de la seda de arana para absorber grandes cantidades de energia mecanica antes de su fractura Vease tambien Editar Portal Artropodos Contenido relacionado con Artropodos Seda Tela de arana Proteina Polimero Arana de seda doradaBibliografia Editar a b c d e f g h Franganillo Balboa Pelegrin 1917 Las Aranas Manual de araneologia http books google com books about Las aranas html id QyJDAAAAYAAJ Compania Asturiana de Artes Graficas Espana a b Weyman G S 1995 Laboratory studies of the factors stimulating ballooning behavior by Linyphiid spiders Araneae Linyphiidae The Journal of Arachnology 23 75 84 a b Weyman G S Sunderland K D Jepson P C 2002 A review of the evolution and mechanisms of ballooning by spiders inhabiting arable farmland Ethology Ecology amp Evolution 14 4 307 326 doi 10 1080 08927014 2002 9522733 Hormiga G Orsonwells a new genus of giant linyphild spiders Araneae from the Hawaiian Islands Invertebrate Systamatics 16 3 369 448 doi 10 1071 IT01026 VanDyk J K 2002 2009 Department of Entomology Iowa State University ed Entomology 201 Introduction to insects Miyashita T Yasunori M Aya Shimazaki 2005 Silk feeding as an alternative foraging tactic in a kleptoparasitic spider under seasonally changing environments Journal of Zoology 262 03 225 229 doi 10 1017 S0952836903004540 a b Elices M Guinea G Perez Rigueiro J Plaza G 2011 Usos medicos de la seda Investigacion y Ciencia 419 28 35 B Fernandez d Arlas I Gonzalez A Eceiza 2014 Hacia la mimesis de la seda de arana a partir de poliuretanos con segmentos cortos de unidades rigidas y semiflexibles Revista Latinoamericana de Metalurgia y Materiales 35 1 2015 Fischer F G Brander J 1960 Eine Analyse der Gespinste der Kreuzspinne Zeitschrift fur physiologische Chemie 320 92 102 doi 10 1515 bchm2 1960 320 1 92 La referencia utiliza el parametro obsoleto coautores ayuda Peakal D B 1969 Synthesis of Silk Mechanism and Location Amer Zool 9 1 71 79 doi 10 1093 icb 9 1 71 Work R W Young C T 1987 The Amino Acid Compositions of Major and Minor Ampullate Silks of Certain Orb Web Building Spiders Araneae Araneidae Journal of Arachnology 15 1 65 80 La referencia utiliza el parametro obsoleto coautores ayuda a b Andersen S O 1970 Amino acid composition of spider silks Comparative Biochemistry and Physiology 35 3 705 711 doi 10 1016 0010 406X 70 90988 6 Liu Y Porter D Vollrath F 2008 Proline and Processing of Spider Silks Biomacromolecules 9 116 121 doi 10 1021 bm700877g Tian M Lewis R V 2006 Tubuliform silk protein A protein with unique molecular characteristics and mechanical properties in the spider silk fibroin family Applied Physics A Materials Science and Processing 82 2 265 273 doi 10 1007 s00339 005 3433 8 La referencia utiliza el parametro obsoleto coautores ayuda a b c d e Simmons A H Michael C A Jelinski L W 1995 Molecular Orientation and Two Component Science 271 84 87 doi 10 1126 science 271 5245 84 a b c d Vollrath F Knight D P Liquid crystalline spinning of spider silk Nature 410 6828 541 548 doi 10 1038 35069000 Archivado desde el original el 5 de agosto de 2011 La referencia utiliza el parametro obsoleto coautores ayuda a b Hayashi C Y Blackledge T A Lewis R V 2004 Molecular and Mechanical Characterization of Aciniform Silk Uniformity of Iterated Sequence Modules in a Novel Member of the Spider Silk Fibroin Gene Family Molecular Biology and Evolution 21 10 doi 10 1093 molbev msh204 Macarulla J M Goni F M 1987 Biomoleculas Lecciones de Bioquimica Estructural Editorial Reverte 3ra edicion pp 83 124 ISBN 84 291 7338 2 Candelas G C Cintron J 1981 A spider fibroin and its synthesis Journal of Experimental Zoology 216 1 doi 10 1002 jez 1402160102 La referencia utiliza el parametro obsoleto coautores ayuda Jackson C O Brien J P 1995 Molecular weight distribution of Nephila clavipes dragline silk Macromolecules 28 17 doi 10 1021 ma00121a042 La referencia utiliza el parametro obsoleto coautores ayuda a b Askarieh G Hedhammar M Nordling K Saenz C C Rising A Johansson J Knight S D 2010 Self assembly of spider silk proteins is controlled by a pH sensitive relay Nature 465 236 238 doi 10 1038 nature08962 Archivado desde el original el 4 de octubre de 2010 Brunetta L C L Craig 2010 Spider silk Evolution and 400 Million Years of Spinning Waiting Snagging New Haven and London Yale university press ISBN 0300149220 Archivado desde el original el 22 de mayo de 2012 Consultado el 8 de septiembre de 2012 a b c Porter D Vollrath F Shao Z 2005 Predicting the mechanical properties of spider silk as a model nanostructured polymer The European Physical Journal E Soft Matter and Biological Physics 16 2 doi 10 1140 epje e2005 00021 2 a b Pauling L Corey R B 1953 Two Rippled Sheet Configurations of Polypeptide Chains and a Note about the Pleated Sheets Proc Natl Acad Sci 39 4 253 256 La referencia utiliza el parametro obsoleto coautores ayuda a b c d e f Romer Lin Scheibel T 2008 The elaborate structure of spider silk Structure and function of a natural high performance fiber Prion 2 4 154 161 doi 10 4161 pri 2 4 7490 La referencia utiliza el parametro obsoleto coautores ayuda Omenetto F G Kaplan D L 2010 New Opportunities for an Ancient Material Science 329 5991 528 531 doi 10 1126 science 1188936 La referencia utiliza el parametro obsoleto coautores ayuda Termonia Y 1994 Molecular Modeling of Spider Silk Elasticity Macromolecules 25 7378 7381 doi 10 1021 ma00103a018 Zax D B Armanios D E Horak S malowniak C yang Z T 2004 Variation of Mechanical Properties with Amino Acid Content in the Silk of Nephila Clavipes Biomacromolecules 5 3 732 738 doi 10 1021 bm034309x Brooks A E Steinkraus H B Nelson S R Lewis R V 2005 An Investigation of the Divergence of Major Ampullate Silk Fibers from Nephila clavipes and Argiope aurantia Biomacromolecules 6 6 doi 10 1021 bm050421e a b Swanson B O Blackledge T A Beltran J Hayashi C Y 2006 Variation in the material properties of spider dragline silk across species Applied Physics A Materials Science amp Processing 82 2 213 218 doi 10 1007 s00339 005 3427 6 van Beek J D Hess S Vollrath F Meier B H 2002 The molecular structure of spider dragline silk Folding and orientation of the protein backbone Proc Natl Acad Sci USA 99 10266 10271 Gosline J M Denny M W DeMont M E 1984 Spider silk as rubber Nature 309 551 552 doi 10 1038 309551a0 Hayashi C Y Lewis R V 1998 Evidence from flagelliform silk cDNA for the structural basis of elasticity and modular Journal of Molecular Biology 275 5 La referencia utiliza el parametro obsoleto coautores ayuda Becker N Oroudjev E Mutz S Cleveland J P Hansma P K Hayashi C Y Makarov D E Hansma H G 2003 Molecular nanosprings in spider capture silk threads Nature Materials 2 278 283 doi 10 1038 nmat858 Archivado desde el original el 29 de agosto de 2011 Vollrath F 2000 Strength and structure of spiders silks Reviews in Molecular Biotechnology 74 2 a b c Apstein C 1889 Bau und Function der Spinndrusen der Araneida Arch Naturgesch 55 29 74 Zschokke S 1993 The influence of the auxiliary spiral on the capture spiral in Araneus diadematus Clerck Araneidae Bull Br Arachnol Soc 9 167 173 Gosline J M DeMont E M Denny M W 1986 The structure and properties of spider silk Endeavour 10 1 37 43 Townley M A Tillinghast E K Neefus C D 2006 Changes in composition of spider orb web sticky J Exp 209 1463 1486 a b c d e f g h i Foelix R F 1996 Biology of Spiders Oxford University Press USA ISBN 9780195095944 Wikipedia Bolas Spiders url incorrecta con autorreferencia ayuda en ingles Eberhard W G 1980 The Natural History and Behavior of the Bolas Spider Mastophora dizzydeani sp n Araneae Psyche 87 143 170 doi 10 1155 1980 81062 Sociedad Etomologica Aragonesa SEA Aranas orbitelas cribeladas o Uloboridos ibericos Espanol en 2007 Kovoor J Comparative structure and histochemistry of silk producing organs in arachnids Ed Nentwing W amp Heimer S 1987 The ecophysiology of Spiders Springer Verlag ISBN 0387170340 a b c Holm Erik Dippenaar Schoeman Ansie Goggo Guide 2010 http www lapa co za Falta el titulo ayuda Miyashita T Maezono Y Shimazaki A 2004 Silk feeding as an alternative foraging tactic in a kleptoparasitic spider under seasonally changing environments Journal of Zoology 262 3 doi 10 1017 S0952836903004540 a b Hillyard P The Private Life of Spiders London New Holland ISBN 978 1 84537 690 1 Bellman H 1994 Aracnidos Crustaceos y Miriapodos Ediciones Blume Madrid Espana ISBN 84 8076 065 6 a b Murphy J Platnik N I On Liphistius desultor Schiodte Araneae Liphistiidae Bull Am Mus Hist 170 46 56 La referencia utiliza el parametro obsoleto coautores ayuda a b Coyle F A The role of spider silk in prey capture 1986 William A Shear ed Spiders Webs behavior and evolution Stanford University Press California pp 269 306 ISBN 978 0804712033 Miguel Benito y Rafael Delgado 2005 Grupo Iberico de Aracnologia NEMESIIDAE Simon 1889 Bristowe W S 1932 The Liphistiid Spiders Proc Zool Soc London 103 1015 1045 a b c d e Craig Catherine L 2003 Spider Webs and Silk Tracing the Evolution from Molecules to Genes to Phenotypes http www oup com us catalog general subject LifeSciences Invertebratezoology ci 9780195129168 Oxford University Press ISBN 9780195129168 Hayashi C Y 2002 Evolution of spider silk proteins insight from phylogenetic analyses NCBI PubMed 92 209 223 Garb J E Ayoub N A Hayashi C Y 2010 Untangling spider silk evolution with spidroin terminal domains BMC Evolutionary Biology 10 243 doi 10 1186 1471 2148 10 243 Rudall K M Kenchington W 1971 Arthropod Silks The Problem of Fibrous Proteins in Animal Tissues Annual Review of Entomology en ingles 16 73 96 doi 10 1146 annurev en 16 010171 000445 La referencia utiliza el parametro obsoleto coautores ayuda Mita K Ichimura S Zama M 1988 Specifie codon usage pattern and its implications on the secondary structure of silk fibroin mRNA Journal of Molecular Biology 203 4 917 925 Candelas G C Arroyo G Carrasco C Dompenciel R 1990 Spider silkglands contain a tissue specific alanine tRNA that accumulates in vitro in response to the stimulus for silk protein synthesis Developmental Biology 140 1 215 220 doi 10 1016 0012 1606 90 90069 U Hayashi C Y Lewis R V 1998 Journal of Molecular Biology 275 5 773 784 http www sciencedirect com science article pii S0022283697914789 url sin titulo ayuda La referencia utiliza el parametro obsoleto coautores ayuda a b c Denny M 1976 The physical properties of spider s silk and their role in the design of orb webs The Journal of Experimental Biology 65 483 506 Craig C L 1987 The Significance of Spider Size to the Diversification of Spider Web Architectures and Spider Reproductive Modes The American Naturalist 129 1 47 68 Gosline J M Pollak C C Guerette P A Cheng A DeMont M E Denny M W 1994 Elastomeric Network Models for the Frame and Viscid Silks from the Orb Web of the Spider Araneus diadematus ACS Symposium Series 544 328 341 doi 10 1021 bk 1994 0544 ch027 Kohler T Vollrath F 1995 Thread biomechanics in the two orb weaving spiders Araneus diadematus Araneae Araneidae and Uloborus walckenaerius Araneae Uloboridae Journal of Experimental Zoology 271 1 doi 10 1002 jez 1402710102 La referencia utiliza el parametro obsoleto coautores ayuda Lehrer M 2003 Insect spatial vision is a potential selective factor on the evolution of silk achromatic properties and web architcture Capitulo 4 en Spider Webs and Silk Oxfor University Press pp 84 107 autor y apellidos redundantes ayuda Perez Rigueiro J Elices M Martinez M A Carnero D Guinea G V Resistencia mecanica de la seda viscida de arana Archivado el 17 de julio de 2013 en Wayback Machine Anales de la mecanica de fractura 2005 Swanson B O Anderson S P DiGioviovine C Ross R N Dorsey J P 2009 The evolution of complex biomaterial performance The case of spider silk Integrative amp Comparative Biology 49 1 21 31 doi 10 1093 icb icp013 Guinea G V Elices M Perez Rigueiro J Plaza G R 2004 Stretching of supercontracted fibers a link between spinning and the variability of spider silk The Journal of Experimental Biology 208 25 30 doi 10 1242 jeb 01344 a b c d Gosline J M Guerette P A Ortlepp C S Savage K N 1999 The mechanical design of spider silks From fibroin sequence to mechanical function The Journal of Experimental Biology 202 3295 3303 Arbelaiz A Fernandez B Cantero G Llano Ponte R Valea A Mondragon I 2005 Mechanicalproperties of flaxfibre polypropylenecomposites Influence of fibre matrixmodification and glassfibrehybridization Composites Part A applied Science and Manufacturing 36 12 1637 1644 doi 10 1016 j compositesa 2005 03 021 Ortlepp C Gosline J M 2008 The scaling of safety factor in spider draglines The Journal of Experimental Biology 211 2832 2840 doi 10 1242 jeb 014191 La referencia utiliza el parametro obsoleto coautores ayuda Du Ning Liu X Y Narayanan J Li L Lin M L M Li D 2006 Design of Superior Spider Silk From Nanostructure to Mechanical Properties Biophysical Journal 91 12 4528 4535 doi 10 1529 biophysj 106 089144 a b c d Blackledge T A Hayashi C Y 2006 Unraveling the mechanical properties of composite silk threads spun by cribellate orb weaving spiders Journal of Experimental Biology 209 3131 3140 doi 10 1242 jeb 02327 La referencia utiliza el parametro obsoleto coautores ayuda Lorusso H Burgeno A Svoboda H G 2008 Propiedades mecanicas y caracterizacion microestructural de diferentes aceros dual phase CONAMET SAM 2008 Jiang H Adams W W Eby R K 1993 High performance polymer fibres in Structure and Properties of Polymers vol 12 d Thomas E L Wiley VCH Perepelkin K E Matchalaba N N Budnitski G A 1999 Armos the Russian high performance fiber comparison with other p aramid fiber types Chemical Fibers International 3 211 214 a b Agnarsson I Kuntner M Blackledge T A 2010 Bioprospecting Finds the Toughest Biological Material Extraordinary Silk from a Giant Riverine Orb Spider PLOSone 5 9 a b Blackledge T A Hayashi C Y 2006 Silken toolkits biomechanics of silk fibers spun by the orb web spider Argiope argentata Fabricius 1775 Journal of Experimental Zoology 209 2452 2461 doi 10 1242 jeb 02275 La referencia utiliza el parametro obsoleto coautores ayuda Work R W 1985 Viscoelastic Behaviour and Wet Supercontraction of Major Ampullate Silk Fibres of Certain Orb Web Building Spiders Araneae Journal ofExperimental Biology 118 379 Vollrath F 1992 Spider webs and silk Scientific American 266 70 a b c d Elices M Plaza G R Perez Rigueiro J Guinea G V 2011 The hidden link between supercontraction and mechanical behaviour os spider silks Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials 4 5 658 669 Perez Rigueiro J Elices M Guinea G V 2003 Controlled supercontraction tailos the tensile behaviour of spider silk Polymer 44 13 3733 3736 Work 1977 Dimensions birefringence and force elongation behavior of major and minor ampullate silk fibers from orb web spinning spiders The effects of wetting on these properties Text Res J 47 650 662 Work R W 1981 A Comparative Study of the Supercontraction of Major Ampullate Silk Fibers of Orb Web Building Spiders Araneae Journal of Arachnology 9 3 299 308 Yang Y Chen X Shao Z Zhou P Porter D Knight D P Vollrath F 2005 Toughness of Spider Silk at High and Low Temperatures Advanced Materials 17 1 84 88 doi 10 1002 adma 200400344 Yepes H Rosales Rivera A Pineda Gomez P 2006 Analisis termico de fibra de seda de arana del genero Micherecantha familia Araneidae Revista de la Sociedad Colombiana de Fisica 38 2 950 953 ISSN 0120 2650 Archivado desde el original el 9 de febrero de 2013 Consultado el 24 de septiembre de 2012 GIA Grupo Iberico de Aracnologias Glosario Opistosoma Consultado el 2012 Palmer J M Coyle F A Harrison F W 1982 Structure and cytochemistry of the silk glands of the mygalomorph spider Antrodiaetus unicolor araneae antrodiaetidae Journal of Morphology 174 3 269 274 doi 10 1002 jmor 1051740303 a b Peters H M 1955 Uber den spinnapparat von Nephilia madagascariensis Z Naturforsch 10b 395 404 Mullen G R 1969 Morphology and Histology of the Silk Glands in Araneus sericatus Cl Transactions of the American Microscopical Society 88 2 232 240 Richter C J J 1970 Morphology and function of the spinning apparatus of the wolf spider Pardosa amentata Cl Araneae Lycosidae Zoomorphology 68 1 37 68 doi 10 1007 BF00277422 Glatz L 1972 Der spinnapparat haplogyner spinnen Arachnida Araneae Zoomorphology 72 1 1 25 doi 10 1007 BF00281752 a b Witt P N Reed C F Peakall D B 1968 A Spider s Web Springer Verlag New York Inc Slotta U Mougin N Romer L Leimer A H Mayo de 2012 Synthetic spider silk proteins and threads Society for Biological Engineering 43 49 Archivado desde el original el 9 de febrero de 2013 La referencia utiliza el parametro obsoleto mes ayuda Hijirida D H Do K G Mchal C Wong S Zax D Jelinski L W 1996 13C NMR of Nephila clavipes major ampullate silk gland Biophysical Journal 71 6 3442 3447 Ramsen W 1938 Coagulation by Shearing and by Freezing Nature 142 1120 1121 doi 10 1038 1421120a0 Jin H J Kaplan D L 2003 Mechanism of silk processing in insects and spiders Nature 424 1057 1061 La referencia utiliza el parametro obsoleto coautores ayuda Videos Editar La tela de arana introduce avances en biomedicina y automocion Universidad Politecnica de Madrid Cientificos de la UCM descubren como las aranas hacen su tela video de RTVE Universidad Complutense de Madrid Cientificos crean la piel antibala Investigacion desarrollada por el Centro Medico Universitario de Leiden Holanda The magnificence of spider silk por Cheryl Hayashi La cientifica habla de por que se pasara el resto de su vida estudiando la seda de arana en ingles con subtitulos en espanol El ataque de la Argiope lobata Impresionante video de una arana tigre inmovilizando a su presa segregando grandes cantidades de seda a toda velocidad Joaquin Cid Leal Sevilla Asociacion Espanola de Entomologia Arana Tigre Impresionante video de una Argiope trifascita capturando e inmovilizando a una libelula Joaquin Cid Leal Sevilla Asociacion espanola de entomologia Enlaces externos EditarCuestionario interactivo sobre la seda de arana Universidad de Alcala Biomodel Fibras de seda naturales y artificiales Grupo de Materiales Biologicos del Departamento de Ciencia de Materiales Universidad Politecnica de Madrid GIA Grupo Iberico de Aracnologia SEA Sociedad Entomologica Aragonesa Asociacion Espanola de Entomologia Wikimedia Commons alberga una categoria multimedia sobre Seda de arana Datos Q2740926 Multimedia Spider silk Obtenido de https es wikipedia org w index php title Seda de arana amp oldid 140484021, wikipedia, wiki, leyendo, leer, libro, biblioteca,

español

, española, descargar, gratis, descargar gratis, mp3, video, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, imagen, música, canción, película, libro, juego, juegos