¿La tela de araña es más fuerte que el acero? Depende de la seda

Depende de qué seda y qué acero se comparen. El San Diego Zoo Wildlife Alliance señala que la seda de araña es la fibra natural más fuerte conocida, con una resistencia a la rotura mayor que la del hueso o el tendón, pero la mitad de la del acero.

Un artículo de Biomacromolecules señala, en cambio, que materiales producidos por el hombre como el acero, con 1,5 GPa, y el kevlar, con 3,6 GPa, presentan mayor resistencia y rigidez. Para la seda mayor ampular o de arrastre de Caerostris darwini, ese trabajo indica una resistencia máxima, la necesaria para romper la fibra, de hasta 1,7 GPa.

Cuánta tenacidad tiene la seda frente al acero y al kevlar

La tenacidad es otra medida de la seda, distinta de la resistencia. El artículo de PLOS ONE señala que la seda de arrastre de araña es célebre por su alta tenacidad, de unos 150 MJ/m³, que supera a la del acero y la del kevlar.

Las cifras más altas de tenacidad llegan en Caerostris darwini, donde el promedio llegó a 350 MJ/m³ y algunos individuos rozaron los 520 MJ/m³. Para contexto, el kevlar se sitúa en unos 33 MJ/m³ de tenacidad. Esa seda es más del doble que cualquier seda descrita antes y unas diez veces mejor que el kevlar.

La tenacidad, en cualquier caso, varía mucho entre especies. La seda de araña se mueve entre 50 y 230 MJ/m³ según la especie, de modo que los valores más altos no describen a todas las arañas.

Más de un gigapascal en las fibras humanas

Del lado de los materiales hechos por el hombre, una revisión en Polymers recoge fibras de acero inoxidable de hasta 2,21 GPa, fibras de Zylon que soportan un esfuerzo de hasta 5,8 GPa y fibras de kevlar de hasta 3,62 GPa.

El lino también aparece por encima. Llega a 2 GPa de resistencia máxima, más que la seda de araña.

Los distintos hilos de una misma tela

La pregunta sobre «la tela» oculta que una araña produce varios hilos con propiedades muy distintas. El hilo espiral resiste unos 0,3 GPa, frente a los 1,1 o 1,2 GPa del hilo de arrastre. Solo la combinación de la resistencia del hilo de arrastre y la elasticidad del espiral absorbe la energía cinética de una presa.

En los hilos de seda mayor ampular obtenidos por arrastre forzado, el artículo de PLOS ONE midió una resistencia final, verdadera tensión de rotura, de 1652 ± 208 MPa. El artículo de PLOS ONE midió también una extensibilidad de 0,52 ± 0,22 mm/mm y una rigidez inicial, módulo de Young, de 11,5 ± 2,6 GPa.

Siete tipos de glándulas de seda y sus funciones

Una revisión en Polymers indica que estas especies no cuentan con una sola glándula de seda, sino con siete tipos alojados en el abdomen posterior, cada uno encargado de sintetizar un compuesto de seda con composición y estructura propias. Las glándulas reparten funciones concretas: hilo de arrastre y estructural, radios, espiral pegajoso, articulaciones, envoltura de presas y saco de huevos.

El San Diego Zoo Wildlife Alliance señala que la araña de seda dorada fabrica siete tipos distintos de seda y que esta especie produce la seda más fuerte de todas las arañas. En el artículo de PLOS ONE se indica además que Caerostris darwini construye una gran red orbicular, de hasta 2,8 m², suspendida sobre arroyos, ríos y lagos, y que la ancla a cada orilla con hilos de hasta 25 metros.

Extensibilidad de los hilos de seda

Otra medida de la seda es la extensibilidad, de la que las revisiones dan cifras altas para sus hilos. Una revisión en Polymers señala que la seda se puede extender hasta el 270 % de su longitud original, en el punto de rotura, frente al 27 % del hilo de arrastre. La seda flageliforme se estira entre 200 y 300 % de su longitud original casi sin esfuerzo, y luego se endurece al subir la tensión; es más de diez veces más extensible que la de arrastre.

Esa misma revisión señala que el hilo se encoge hasta el 50 % de su longitud original y genera una reacción de esfuerzo de hasta 140 MPa. Las proteínas de la seda se sintetizan en las glándulas en forma líquida y se estiran al salir del cuerpo por las espineras.