Muchos tipos de calamares tienen dientes afilados. Sólo que no están donde uno espera encontrarlos. Cada una de las ventosas que recorren los tentáculos de un calamar esconde un anillo de dientes. Esos dientes impiden que la presa del animal se aleje nadando. Además, son algo más que una simple curiosidad. Los científicos quieren crear materiales inspirados en los calamares que sean tan fuertes como estas púas. Los datos de un nuevo estudio podrían ayudarles a conseguirlo.
Antes de poder empezar a diseñar los nuevos materiales, los científicos tenían que entender qué hace que los dientes del calamar sean tan fuertes. Algunos han puesto en marcha ese trabajo centrándose en las grandes moléculas -proteínas de la ventosa- que componen los dientes.
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Akshita Kumar es estudiante de posgrado en la Universidad Tecnológica de Nanyang en Singapur. Junto con investigadores del Instituto de Bioinformática de A*STAR, también en Singapur, su grupo ha identificado docenas de proteínas suckerinas. Según el equipo de Kumar, estas proteínas forman estructuras fuertes y elásticas, llamadas hojas beta. (Estas estructuras también hacen que la seda de araña sea fuerte y elástica.) Los nuevos datos muestran que estas proteínas de calamar son termoplásticas. Esto significa que se funden cuando se calientan y vuelven a ser sólidas cuando se enfrían.
«Esto hace que el material sea moldeable y reutilizable», explica Kumar. Presentó los hallazgos de su equipo a finales de febrero en una conferencia de la Sociedad Biofísica en Los Ángeles, California.
Con ayuda de las bacterias
Los estudios de Kumar se han centrado en la suckerina-19, una de las más comunes de estas proteínas. Trabaja en el laboratorio del científico de materiales Ali Miserez, que lleva estudiando las proteínas del calamar desde 2009.
Kumar no necesita extraer los dientes del calamar para estudiar las proteínas. En su lugar, los científicos del laboratorio de Miserez pueden «entrenar» a las bacterias para que produzcan las proteínas. Para ello, los investigadores cambian los genes de los microbios unicelulares. De este modo, el equipo puede obtener muchas proteínas de la ventosa, incluso cuando no hay calamares cerca.
Los científicos solían creer que los dientes de las ventosas de los calamares estaban hechos de un material duro llamado quitina (KY-tin). «Incluso los libros de texto mencionan a veces que están hechos de quitina», señala Kumar. Pero eso no es cierto, según ha demostrado ahora su equipo. Los dientes tampoco están hechos de minerales como el calcio, que dan fuerza a los dientes humanos. En cambio, los dientes anulares del calamar contienen proteínas y sólo proteínas. Esto es emocionante, dice Kumar. Significa que se puede fabricar un material superresistente utilizando sólo proteínas, sin necesidad de otros minerales.
Y a diferencia de las sedas (como las proteínas fabricadas por las arañas o los insectos que hacen capullos), el material del calamar se forma bajo el agua. Eso significa que los materiales inspirados en los calamares podrían ser útiles en lugares húmedos, como el interior del cuerpo humano.
El científico de materiales Melik Demirel trabaja en la Universidad Estatal de Pensilvania en University Park. Allí trabaja en proteínas de calamar y conoce la investigación en este campo. El grupo de Singapur «está haciendo cosas interesantes», dice. En el pasado, colaboró con el equipo de Singapur. Ahora, dice, «estamos compitiendo»
La colaboración y la competencia han hecho avanzar el campo, señala. Sólo en los últimos años los científicos han empezado a comprender realmente la estructura de las proteínas de los dientes de calamar. El laboratorio de Demirel ha producido recientemente un material inspirado en los calamares que puede curarse a sí mismo cuando se daña. El grupo de Singapur se centra en comprender lo que la naturaleza ha producido en los dientes. Demirel dice que su equipo intenta fabricar cosas «más allá de lo que la naturaleza ha proporcionado».
Palabras clave
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bacteria (pl. bacteria) Organismo unicelular. Habitan prácticamente en toda la Tierra, desde el fondo del mar hasta el interior de los animales.
Calcio Elemento químico común en los minerales de la corteza terrestre y en la sal marina. También se encuentra en el mineral óseo y en los dientes, y puede desempeñar un papel en el movimiento de ciertas sustancias dentro y fuera de las células.
estudiante de grado Alguien que trabaja para obtener un título avanzado tomando clases y realizando investigaciones. Este trabajo se realiza después de que el estudiante se haya graduado en la universidad (normalmente con un título de cuatro años).
ciencia de los materiales El estudio de cómo la estructura atómica y molecular de un material está relacionada con sus propiedades generales. Los científicos de materiales pueden diseñar nuevos materiales o analizar los existentes. Sus análisis de las propiedades generales de un material (como la densidad, la resistencia y el punto de fusión) pueden ayudar a los ingenieros y a otros investigadores a seleccionar los materiales más adecuados para una nueva aplicación.
mineral Las sustancias que forman cristales, como el cuarzo, la apatita o diversos carbonatos, que componen las rocas. La mayoría de las rocas contienen varios minerales diferentes mezclados entre sí. Un mineral suele ser sólido y estable a temperatura ambiente y tiene una fórmula o receta específica (con átomos presentes en determinadas proporciones) y una estructura cristalina específica (lo que significa que sus átomos están organizados en determinados patrones tridimensionales regulares). (en fisiología) Las mismas sustancias químicas que necesita el cuerpo para fabricar y alimentar los tejidos para mantener la salud.
molécula Grupo de átomos eléctricamente neutro que representa la cantidad más pequeña posible de un compuesto químico. Las moléculas pueden estar hechas de un solo tipo de átomos o de diferentes tipos. Por ejemplo, el oxígeno del aire está formado por dos átomos de oxígeno (O2), pero el agua está formada por dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno (H2O).
presa (n.) Especie de animal que se comen otros. (v.) Atacar y comer a otra especie.
proteínas Compuestos formados por una o más cadenas largas de aminoácidos. Las proteínas son una parte esencial de todos los organismos vivos. Forman la base de las células vivas, los músculos y los tejidos; también realizan el trabajo dentro de las células. La hemoglobina de la sangre y los anticuerpos que intentan combatir las infecciones son algunas de las proteínas autónomas más conocidas. Los medicamentos suelen actuar fijándose a las proteínas.
Seda Fibra fina, fuerte y suave tejida por una serie de animales, como los gusanos de seda y muchas otras orugas, las hormigas tejedoras, las moscas caddis y -los verdaderos artistas- las arañas.
Singapur Nación insular situada justo al lado de la punta de Malasia, en el sureste de Asia. Antigua colonia inglesa, se convirtió en nación independiente en 1965. Sus aproximadamente 55 islas (la más grande es Singapur) comprenden unos 687 kilómetros cuadrados de tierra y albergan a más de 5,6 millones de personas.
Calamar Miembro de la familia de los cefalópodos (que también incluye a los pulpos y las sepias). Estos animales depredadores, que no son peces, tienen ocho brazos, no tienen espinas, dos tentáculos que atrapan el alimento y una cabeza definida. El animal respira por medio de branquias. Nada expulsando chorros de agua por debajo de la cabeza y agitando después un tejido parecido a una aleta que forma parte de su manto, un órgano muscular. Al igual que un pulpo, puede enmascarar su presencia soltando una nube de «tinta».
Chupador (en botánica) Brote de la base de una planta. (en zoología) Estructura de los tentáculos de algunos cefalópodos, como los calamares, los pulpos y las sepias.
suckerinas Familia de proteínas estructurales que forman la base de muchas sustancias naturales, desde la seda de araña hasta los dientes de las ventosas de los calamares.
termoplástico Término que designa a las sustancias que se vuelven plásticas -capaces de transformar su forma- cuando se calientan y luego se endurecen al enfriarse. Y estos cambios de forma pueden repetirse una y otra vez.