Las propiedades del pegamento de la araña tejedora de orbes evolucionan más rápido que sus genes del pegamento, según los científicos

Las arañas que no tejen buena seda no comen. La seda que producen las arañas para crear sus telas es clave para su supervivencia, pero las arañas viven en muchos lugares diferentes que requieren telas afinadas para el éxito local. Los científicos ahora han estudiado el pegamento que hace que las telarañas de las arañas tejedoras de orbes sean pegajosas para comprender cómo varían sus propiedades materiales en diferentes condiciones.

«Descubrir los componentes de proteínas pegajosas de los pegamentos biológicos abre las puertas para determinar cómo evolucionan las propiedades de los materiales», dijo la Dra. Nadia Ayoub de la Universidad Washington and Lee, coautora del estudio publicado en Fronteras en Ecología y Evolución. «Las fibras y los pegamentos de seda de araña representan un modelo fantástico para responder a tales preguntas, ya que están hechos principalmente de proteínas y las proteínas están codificadas por genes».

«Las sedas de araña y los pegamentos tienen un enorme potencial biomimético», agregó el Dr. Brent Opell de Virginia Tech, coautor correspondiente. «Las arañas fabrican pegamentos con propiedades impresionantes que tendrían aplicaciones en la industria, la medicina y más allá».

Enredado en telarañas

Cada hebra de la telaraña de una araña tejedora de orbes contribuye a la captura de alimentos. La telaraña tiene un marco rígido que absorbe el impacto de la presa, que luego queda atrapada por líneas pegajosas hasta que la araña puede atacarla. Estas líneas se vuelven pegajosas por un pegamento acuoso sintetizado en glándulas agregadas. El pegamento absorbe agua de la atmósfera y debe optimizarse para lograr los mejores resultados de pegajosidad para la humedad local. Pero hay muchas especies de arañas tejedoras de orbes que viven en diferentes ambientes, lo que significa que su pegamento debe adaptarse a diferentes niveles de humedad.

Para comprender cómo se adapta la pegajosidad del pegamento de araña, Ayoub y sus colegas se centraron en dos especies, Argiope argentata, que vive en ambientes secos; y Argiope trifasciata, que vive en ambientes húmedos. El equipo recolectó telarañas de A. trifasciata en la naturaleza e hizo que las arañas A. argentata construyeran telarañas en el laboratorio. Para asegurarse de que estas telas fueran equivalentes a las telas en la naturaleza, los científicos alimentaron a las arañas con una dieta comparable a la de sus presas habituales y compararon el volumen de las gotas de pegamento con los controles silvestres para asegurarse de que la humedad en el laboratorio no afectara las propiedades de las gotas. . Luego analizaron las proteínas en el pegamento y las propiedades materiales de las gotas.

Una situación pegajosa

El equipo descubrió que las gotas de las arañas A. argentata son más pequeñas que las de A. trifasciata y absorben menos agua a medida que aumenta la humedad local. También tenían núcleos de proteína más pequeños, que ocupaban una proporción menor del volumen de la gota y absorbían menos agua de la atmósfera. La dureza de las gotas de pegamento para ambas especies de arañas se basa en la rigidez del núcleo de proteína de las gotas, y la dureza del núcleo de proteína de A. argentata disminuyó a medida que aumentaba la humedad. Las gotas de pegamento para hilos de A. argentata generalmente estaban más juntas y eran más pegajosas.

Los científicos también analizaron las proteínas que se encuentran en las gotas de pegamento para comprender cómo surgen estas diferencias en las propiedades de los materiales a partir de las proteínas. Aunque las proteínas que encontraron eran similares, aparecían en diferentes proporciones, y el pegamento de A. argentata contenía los productos proteicos de cuatro genes que no aparecían en el pegamento de A. trifasciata. Estas proteínas adicionales y una proporción más equilibrada de proteínas AgSp1 y AgSp2 pueden explicar tanto la mayor dureza de este pegamento como su menor capacidad de absorción de agua.

«A pesar de las dramáticas diferencias en las propiedades de los materiales, las dos especies comparten la mayoría de sus componentes proteicos», dijo Opell. «Las secuencias de estas proteínas también son similares entre especies, pero la abundancia relativa de proteínas individuales difiere. La modificación de las proporciones de proteínas es probablemente un mecanismo rápido para ajustar las propiedades materiales de los pegamentos biológicos».

«Este estudio solo examinó dos especies, por lo que nuestras relaciones propuestas entre las proteínas y las propiedades del material son limitadas», advirtió Ayoub. «Sin embargo, estamos en el proceso de documentar los componentes proteicos y las propiedades materiales de un conjunto diverso de especies, lo que permitirá más poder para detectar los mecanismos de cómo las proteínas dan lugar a propiedades materiales».