¡Cuidado, aquí viene la araña Slingshot!

Correr hacia una telaraña invisible en el bosque puede ser lo suficientemente aterrador, pero ¿qué pasaría si tuvieras que preocuparte de que una telaraña, y la araña, sean catapultadas hacia ti? Eso es lo que les sucede a los insectos en las selvas tropicales del Amazonas de Perú, donde una pequeña araña lanza una telaraña, y a sí misma, para atrapar moscas y mosquitos desprevenidos.

Investigadores del Instituto de Tecnología de Georgia han producido lo que podría ser el primer estudio cinemático de cómo este asombroso arácnido almacena suficiente energía para producir una aceleración de 1.300 metros / segundo2, 100 veces la aceleración de un guepardo. Esa aceleración produce velocidades de 4 metros por segundo y somete a la araña a fuerzas de aproximadamente 130 G, más de 10 veces lo que los pilotos de combate pueden soportar sin desmayarse.

La araña peruana y sus primas se destacan entre los arácnidos por su capacidad para fabricar herramientas externas – en este caso, sus telarañas – y utilizarlas como resortes para crear un movimiento ultrarrápido. Su capacidad para sostener un resorte listo para lanzar durante horas mientras espera que se acerque un mosquito sugiere otra herramienta asombrosa: un mecanismo de pestillo para liberar el resorte.

“A diferencia de las ranas, los grillos o los saltamontes, la araña tirachinas no depende de sus músculos para saltar muy rápido”, dijo Saad Bhamla, profesor asistente en la Escuela de Ingeniería Química y Biomolecular de Georgia Tech que estudia organismos ultrarrápidos. “Cuando teje una nueva red cada noche, la araña crea un complejo resorte tridimensional. Si compara este resorte de seda natural con nanotubos de carbono u otros materiales hechos por el hombre en términos de densidad de potencia o densidad de energía, es órdenes de magnitud más poderosos “.

El estudio, apoyado por la National Science Foundation y la National Geographic Society Foundation, fue publicado el 17 de agosto de 2020 en la revista Biología actual.

Comprender cómo la seda web almacena energía podría proporcionar nuevas fuentes de energía para pequeños robots y otros dispositivos, y conducir a nuevas aplicaciones para el material robusto, dicen los investigadores.

Arañas tirachinas, conocidas por el nombre científico del género Teridiosomatida, construya redes cónicas tridimensionales con una línea de tensión unida al centro. El miembro peruano de esa familia de arañas, que mide aproximadamente 1 milímetro de largo, tira de la línea de tensión con sus patas delanteras para estirar la estructura mientras sujeta la telaraña con sus patas traseras. Cuando detecta una comida dentro del alcance, la araña lanza la telaraña y se lanza hacia una mosca o mosquito.

Si el lanzamiento tiene éxito, la araña envuelve rápidamente su comida en seda. Si la araña falla, simplemente tira de la línea de tensión para restablecer la telaraña para la próxima oportunidad.

“Creemos que este enfoque probablemente le da a la araña la ventaja de la velocidad y la sorpresa, y tal vez incluso el efecto de aturdir a la presa”, señaló Symone Alexander, investigador postdoctoral en el laboratorio de Bhamla. “Las arañas son diminutas y van tras insectos de vuelo rápido que son más grandes que ellos. Para atrapar uno, debes ser mucho, mucho más rápido que ellos “.

Las arañas tirachinas fueron descritas en una publicación de 1932, y más recientemente por Jonathan Coddington, ahora un entomólogo investigador senior en la Institución Smithsonian. Bhamla tiene interés en los organismos pequeños pero que se mueven rápidamente, por lo que él y Alexander organizaron un viaje para estudiar a la criatura catapultada utilizando cámaras ultrarrápidas para medir y registrar el movimiento.

“Queríamos comprender estos movimientos ultrarrápidos porque pueden obligar a que nuestra perspectiva cambie de pensar en los guepardos y los halcones como los únicos animales rápidos”, dijo Bhamla. “Hay muchos invertebrados muy pequeños que pueden lograr un movimiento rápido a través de estructuras inusuales. Realmente queríamos entender cómo estas arañas logran esa increíble aceleración “.

Los investigadores viajaron seis horas en bote desde Puerto Maldonado hasta el Centro de Investigación Tambopata. No hay electricidad en la zona, por lo que las noches son muy oscuras. “Miramos hacia arriba y vimos un pequeño punto rojo”, recuerda Bhamla. “Estábamos tan lejos de la luz más cercana que el punto resultó ser el planeta Marte. También pudimos ver el Vía láctea tan claramente “.

La intensa oscuridad plantea la cuestión de cómo la araña detecta a su presa y determina dónde apuntar. Bhamla cree que debe estar utilizando una técnica de detección acústica, una teoría respaldada por la forma en que los investigadores engañaron a la araña para que lanzara su telaraña: simplemente chasquearon los dedos.

Más allá de detectar en la oscuridad, los investigadores también se preguntaron cómo la araña desencadena la liberación de la telaraña. “Si un insecto se acerca, la araña libera un pequeño manojo de seda que ha creado al gatear a lo largo de la línea de tensión”, dijo Alexander. “La liberación del paquete controla qué tan lejos vuela la web. Tanto la araña como la telaraña se mueven hacia atrás “.

Otro misterio es cómo la araña sostiene pacientemente la telaraña mientras espera que la comida vuele. Alexander y Bhamla estimaron que estirar la red requiere al menos 200 dinas, una enorme cantidad de energía para que la genere una pequeña araña. Sostener eso durante horas podría desperdiciar mucha energía.

“La generación de 200 dinas produciría fuerzas tremendas en las diminutas patas de la araña”, dijo Bhamla. “Si la recompensa es un mosquito al cabo de tres horas, ¿vale la pena? Creemos que la araña debe estar usando algún tipo de truco para bloquear sus músculos como un pestillo, de modo que no necesite consumir energía mientras espera durante horas “.

Más allá de la curiosidad, ¿por qué viajar a Perú para estudiar a la criatura? “La araña tirachinas ofrece un ejemplo de caza activa en lugar de la pasiva, esperar a que un insecto choque con la estrategia de la telaraña, revelando una nueva funcionalidad adicional de la seda de araña”, dijo Bhamla. “Antes de esto, no habíamos pensado en usar la seda como un resorte realmente poderoso”.

Otro beneficio no deseado es el cambio de actitud hacia las arañas. Antes del estudio, Alexander admite que le tenía miedo a las arañas. Estar rodeado de arañas tirachinas en la jungla peruana, y ver las cosas increíbles que hacen, cambió eso.

“En la selva tropical por la noche, si enciendes tu linterna, rápidamente ves que estás completamente rodeado de arañas”, dijo. “En mi casa, ya no matamos arañas. Si dan miedo y están en el lugar equivocado, los trasladamos de manera segura a otro lugar “.

Alexander y Bhamla esperaban regresar a Perú este verano, pero esos planes se vieron truncados por el coronavirus. Están ansiosos por seguir aprendiendo de la araña.

“La naturaleza hace muchas cosas mejor de lo que los humanos pueden hacer, y la naturaleza las ha estado haciendo durante mucho más tiempo”, dijo. “Estar en el campo te da una perspectiva diferente, no solo sobre lo que está haciendo la naturaleza, sino también por qué es necesario”.

Referencia: “Lanzamiento ultrarrápido de arañas tirachinas utilizando telas de seda cónicas” por Symone LM Alexander y M. Saad Bhamla, 17 de agosto de 2020, Biología actual.
DOI: 10.1016 / j.cub.2020.06.076

Esta investigación fue apoyada por la National Science Foundation (NSF) a través del premio 1817334 y CAREER 1941933, por la National Geographic Foundation a través de NGS-57996R-19, y por la Beca de Investigación Postdoctoral Eckert de la Georgia Tech School of Chemical and Biomolecular Engineering. Todas las opiniones, hallazgos y conclusiones o recomendaciones expresadas en este material pertenecen a los autores y no reflejan necesariamente los puntos de vista de las organizaciones financiadoras.