Carcasa del bolígrafo
O’Donnell, M. J., Matthew N. George, y Emily Carrington. “La fijación del biso de los mejillones se debilita por la acidificación del océano”. Nature Clim. Change advance online publication (10 de marzo de 2013). doi:10.1038/nclimate1846.
Aunque las extensas investigaciones realizadas hasta la fecha han demostrado que los cambios en la química de los océanos, debidos en gran medida a la disolución del dióxido de carbono atmosférico en el océano, dificultan la capacidad de algunas especies marinas para formar partes calcificadas (por ejemplo, conchas), esta nueva investigación revela que otros efectos podrían tener consecuencias ecológicas y económicas críticas. A niveles elevados de dióxido de carbono -que coinciden con las concentraciones previstas para el próximo siglo-, las estructuras utilizadas por el mejillón de bahía común (Mytilus trossulus) para adherirse a superficies duras, conocidas como hilos de bisoñé, eran más débiles y menos capaces de estirarse. Y eso es una mala noticia cuando se combina con otras tensiones ambientales que los mejillones suelen soportar, como las olas y las corrientes.
La combinación de estos resultados de laboratorio con un modelo matemático indica que, con un nivel elevado de CO2, los mejillones podrían ser desalojados por fuerzas un 40% inferiores a las que se aplican en las condiciones actuales. Los mejillones con una capacidad debilitada para adherirse a las rocas y otras superficies duras podrían causar cambios ecológicos significativos en las comunidades de plantas y animales que componen el intermareal rocoso. Además, esto puede suponer una pérdida económica frustrante para una industria acuícola valorada en 1.500 millones de dólares anuales.
Seda de mar
ResumenEl biso es una estructura polimérica extraorgánica de los mejillones marinos que suele emplearse como dispositivo de sujeción o anclaje. Al igual que los plásticos artificiales, el biso es robusto, resistente, carece de células vivas y es desechable. Sin embargo, a diferencia de los plásticos, es finalmente biodegradable. El análisis estructural y mecánico del biso revela un diseño exquisitamente complejo en todos los niveles, desde el sólido microcelular de las placas hasta los gradientes de fibras en el núcleo del hilo, pasando por las redes poliméricas interpenetradas del barniz del biso. Esta sintonía fina de las propiedades de los materiales merece un examen más detallado y, tal vez, una imitación. En este sentido, la formación del biso puede caricaturizarse como una serie de procesos de fabricación que incluyen el moldeo por inyección y extrusión, el calandrado y el encolado. La relevancia biológica de cada una de estas caricaturas se explora en este capítulo.Palabras claveEstas palabras clave fueron añadidas por la máquina y no por los autores. Este proceso es experimental y las palabras clave pueden actualizarse a medida que el algoritmo de aprendizaje mejore.
Mejillón azul
La biotecnología ofrece una vía apasionante para la producción sostenible de materiales poliméricos proteicos de alto rendimiento. En particular, el byssus del mejillón -una biofibra adhesiva de alto rendimiento utilizada por los mejillones para adherirse a superficies duras- se ha convertido en un verdadero arquetipo de fibras autocurativas inspiradas en la biología, revestimientos resistentes y adhesivos húmedos versátiles. Sin embargo, el éxito de la traslación de los principios de diseño inspirados en los mejillones a los materiales fabricados por el hombre depende de la elucidación de las relaciones estructura-función y de los procesos de fabricación biológica. Esta revisión ofrece un estudio detallado del estado del arte de las relaciones bioquímicas estructura-función que definen el rendimiento del biso, con especial atención a la jerarquía estructural y a la reticulación basada en la coordinación de metales. A continuación, se analizan los esfuerzos por imitar el biso en materiales artificiales. Si bien ha habido un fuerte impulso para imitar el biso por medio de la química sintética adoptando un enfoque reduccionista, aquí el enfoque se centra específicamente en los recientes avances de las estrategias basadas en la biotecnología que se aproximan más a la complejidad bioquímica del material natural. Como perspectiva, se ofrece una visión general de la investigación reciente para comprender el proceso de ensamblaje del biso natural, ya que el procesamiento sigue siendo un factor crítico para lograr propiedades similares a las del nativo.
Berberechos
ResumenLos biomateriales conectan a los organismos con su entorno. Su función depende de factores biológicos, químicos y ambientales, tanto en el momento de la creación como a lo largo de la vida del material. Los cambios en la química de los océanos provocados por el CO2 antropogénico (denominados acidificación de los océanos) tienen profundas implicaciones para la función de los materiales críticos que se forman en estas condiciones alteradas. La mayoría de los estudios sobre la acidificación de los océanos se han centrado en un biomaterial (carbonato cálcico secretado), utilizando con frecuencia un único ensayo (tasa neta de calcificación) para cuantificar si las reducciones del pH ambiental alteran el modo en que los organismos crean biomateriales1. Aquí examinamos estructuras biológicas críticas para el éxito de los moluscos bivalvos de importancia ecológica y económica. Uno de los materiales no calcificados, los hilos bisoños proteicos que anclan los mejillones a sustratos duros, mostraron un rendimiento mecánico reducido cuando se segregaron bajo condiciones elevadas
(>1.200 μatm) eran más débiles y menos extensibles debido a una fijación comprometida al sustrato. Según un modelo matemático, esto redujo el rendimiento de las fibras bisoñas, disminuyendo la tenacidad individual en un 40%. Ante la acidificación de los océanos, el debilitamiento de la fijación supone un reto potencial para las granjas de mejillones de cultivo en suspensión y para las comunidades intermareales ancladas en los lechos de mejillones.