La cutícula de los insectos ayuda a las trampas de las arañas
Mosca de la fruta cubierta con hilos de captura de la tejedora de encaje de patas emplumadas (Uloborus plumipes).HANA ADAMOVALas telarañas lanudas de las arañas tejedoras de orbes forman una trampa ineludible alrededor de la presa. Pero no son solo los hilos’ enredos que atrapan las comidas. Como informaron los investigadores esta semana (31 de mayo) en Proceedings of the Royal Society B, la capa cerosa de algunos insectos se une a las fibras de la telaraña para formar un adhesivo compuesto material, pegando la presa en su lugar. Por lo tanto, en un giro bastante oscuro de los acontecimientos, la cutícula del insecto promueve su propia captura.
Las arañas tejedoras de orbes producen finos hilos hechos de nanofibras, dispuestos como cuentas en un hilo con hinchazones y zonas intermedias. Las arañas tienen un órgano llamado cribellum, que expulsa los hilos de seda, y filas de cerdas en las patas que peinan la seda para producir una textura lanosa.
“Los hilos cribelar son la forma más primitiva de captura adhesiva …
Kukulcania hibernalisFLICKR, MARSHAL HEDINA diferencia de otros tipos de arañas que producen seda viscosa, no se sabía que las tejedoras de orbes hicieran ningún tipo de pegamento, sin embargo, las presas parecían obtener atrapados en sus redes por más tiempo que en redes viscosas. Según el estudio, los científicos habían supuesto que las fuerzas intermoleculares, como las fuerzas de van der Waals que ayudan a los geckos a caminar sobre las paredes, estaban en juego. Sin embargo, estas fuerzas no podían explicar la eficacia con la que las telarañas tejedoras de orbes atrapaban a sus presas.
Había también otra cualidad desconcertante de la telaraña. La seda del tejedor de orbes nunca se pegaría a las superficies artificiales. Sin embargo, Opell demostró hace más de 20 años que en los élitros vítreos y perfectamente lisos de una mariquita, las hebras de seda cribelada generaron la mayor fuerza adhesiva hasta ahora determinada.
Para explicar el misterio detrás de un orbe -la trampa mortal de los tejedores, Anna-Christin Joel, estudiante de postdoctorado en la Universidad RWTH de Aquisgrán en Alemania, y sus colegas criaron dos especies de arañas tejedoras de orbes, Uloborus plumipes y Kukulcania hibernalis, en el laboratorio, déjelos tejer sus trampas de seda, ofrezca una variedad de insectos y observe lo que sucede.
Los insectos vivos no tenían ninguna posibilidad entre la seda lanuda. Menos del 10 por ciento de las moscas de la fruta pudieron escapar y la muerte fue rápida en cinco minutos. En la naturaleza, las arañas capturan presas en segundos; un tiempo de retención de minutos permite que incluso las arañas muy lentas coman.
Uloborus plumipes en su posición de reposo dentro de su telarañaANNA-CHRISTIN JOEL
En otro experimento, los investigadores congelaron 19 especies diferentes de insectos, separaron los élitros (alas anteriores endurecidas como las de una mariquita) y las alas, los cubrieron con hilos cribelados y los examinaron bajo un microscopio óptico. Cuando U. plumipes hilos tocaron la mosca de la fruta, sucedió algo inesperado: ciertas partes del área de unión entre la fibra y el insecto parecían haberse fusionado en una sola capa.
La primera vez que vi el nanofibras incrustadas en la cutícula de los insectos, pensé que mi estudiante se equivocó con la muestra [microscopía electrónica de barrido], dice Joel en un correo electrónico. Sin embargo, se observaron matrices fusionadas similares en combinaciones de tres arañas tejedoras de orbes y 19 insectos.
El único indicio previo de que este mecanismo podría haber estado operando fue que se demostró que los hilos cribelares se [adherían] con más fuerza para suavizar élitros del escarabajo que a las superficies de los insectos que estaban cubiertas por setas [pelo áspero], dijo Opell. Esta diferencia se atribuyó al hecho de que las superficies lisas brindaban más oportunidades para que las fuerzas de van der Waal operaran que las superficies setosas más ásperas.
Hilo de captura Cribellate adherido a la pata de una mosca de la fruta. Las regiones donde las fibras están incrustadas en la cutícula cerosa de la presa son visibles.HANA ADAMOVALos investigadores realizaron más experimentos con el gorgojo del caupí (Callosobruchus maculatus) y capturaron hilos de U. plumipes, que parecía tener la máxima fusión de telaraña y élitros entre las combinaciones insecto-tela probadas.
Podemos observar en vivo que el hilo está succionando algo de la cutícula usando solo el microscopio de luz, dice Joel. Los investigadores observaron una migración constante de un frente de fibras fusionadas, según el artículo. Con el tiempo suficiente, las fibras de fusión se extendieron a lo largo de todo el hilo de captura.
Bajo un microscopio electrónico de transmisión, los investigadores observaron nanofibras individuales de la telaraña, que parecían estar incrustadas en una matriz fluida. Las nanofibras tenían la misma composición química que la cutícula de C. maculatus. Cuando se eliminó la cutícula de los élitros usando un solvente, no se formó una matriz fusionada después de exponerla al hilo de araña. Además, una superficie de metal recubierta con cera cuticular provocó la misma respuesta que los élitros de los insectos.
Existe un precedente de la ciencia de los materiales para la idea de que las nanopartículas o fibras en una matriz adhesiva pueden reforzar una unión adhesiva, Todd Blackledge , que estudia la seda de araña en la Universidad de Akron pero no participó en el estudio, le dice a The Scientist en un correo electrónico, pero el hallazgo de los autores de que las ceras de las presas contribuyen a este tipo de interfaz es realmente único.
RA Bott et al., La mejora de la adherencia de los hilos de captura cribelados mediante ceras epicuticulares de insectos presa arroja nueva luz sobre la evolución de la telaraña, Proc Royal Soc B, doi:10.1098/rspb.2017.0363, 2017.
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