Los hilos bisales de los mejillones se adhieren a las rocas húmedas utilizando proteínas adhesivas que primero preparan sus superficies y luego se unen químicamente a ellas.
Introducción
Mientras que los humanos han pasado décadas tratando de hacer adhesivos que se peguen bajo el agua, los mejillones lo han estado haciendo durante cientos de millones de años. Se atan a las rocas o entre sí con fibras fibrosas llamadas hilos bisales. Cada hilo tiene una "placa" adhesiva espumosa al final que contiene una mezcla de proteínas que le dan a los mejillones sus asombrosas cualidades adhesivas.
Los hilos bisales largos, fibrosos y ricos en proteínas unen los mejillones a las rocas.
La estrategia
Antes de formar hilos bisales, la pata de un mejillón sale serpenteando de su caparazón, buscando un lugar adecuado para clavarse. Cuando el pie está listo para adherirse, secreta una serie de líquidos s en una secuencia específica, que se solidifican rápidamente. Algunos, en su mayoría colágeno (la misma proteína que hace que la piel se estire), se convierten en el hilo delgado pero fuerte. Otros forman una capa protectora dura alrededor de la placa y el hilo. Y solo algunas de las proteínas son adhesivas y forman la placa de anclaje.
Lo que hace que estas proteínas sean tan pegajosas es que contienen altas concentraciones de una molécula especial llamada L-3,4-dihidroxifenilalanina o dopa. Dopa se adhiere muy fácilmente a muchas superficies, incluidas las famosas antiadherentes como el teflón, debido a la forma en que se une químicamente a ellas. Cada molécula contiene cadenas laterales que comparten electrones con superficies rocosas, formando enlaces extraordinariamente fuertes.
Pero al igual que la imprimación que debe aplicar a la madera antes de pintarla, los científicos descubrieron recientemente que otra proteína, la lisina (lys), ayuda a preparar las superficies húmedas para la dopa.
Cuando la lisina se acerca a los iones cargados positivamente en las superficies rocosas, los empuja fuera del camino, como un imán girado en la dirección equivocada, despejando el camino para que la pegajosa dopa se adhiera.
Las superficies de la mayoría de las rocas tienen una carga negativa. Al igual que con los imanes, los opuestos se atraen, y los iones cargados positivamente de las sales disueltas en el agua del océano se unen y recubren las superficies rocosas cargadas negativamente, haciéndolas no receptivas a la mayoría de los tipos de adhesivos. La lisina, sin embargo, está cargada positivamente. Cuando se acerca a iones cargados positivamente en superficies rocosas, los empuja fuera del camino, como un imán girado en la dirección equivocada, despejando el camino para que la pegajosa dopa se adhiera.
Dos proteínas, dopa y lisina, trabajan juntas para ayudar a que los mejillones se peguen bajo el agua.
Sin embargo, la interacción lisina-dopa por sí misma no siempre produce una adhesión tan fuerte como se esperaba. Los investigadores han descubierto que la proximidad de las moléculas de dopa, lisina y agua dentro de las placas adhesivas afecta la fuerza de los enlaces químicos entre las diferentes partes de la molécula de dopa. Cuando la dopa y la lisina están muy juntas, la concentración de moléculas de agua alrededor de la dopa disminuye, lo que reduce la estabilidad estructural del complejo adhesivo. Una ligera separación de lisina y dopa en realidad ayuda a equilibrar las fuerzas y maximizar la unión.
Cómo los mejillones inspiraron el pegamento quirúrgico
Las posibilidades
El desarrollo de adhesivos subacuáticos, por supuesto, tiene muchas aplicaciones marítimas. Pero los pegamentos artificiales para mejillones también podrían salvar vidas. Debido a que los fluidos corporales también contienen sales, adhesivos similares podrían resultar en nuevos métodos para cerrar heridas e incisiones. Los adhesivos para mejillones también podrían transformar la cirugía en bebés en el útero, permitiendo a los cirujanos volver a sellar las incisiones realizadas en el saco amniótico, que es demasiado frágil para la sutura tradicional u otras técnicas.
Los adhesivos a base de mejillones también podrían ayudar a preservar nuestros océanos. Los arrecifes de coral brindan alimento y refugio al 25% de las especies oceánicas, pero enfrentan serios riesgos de extinción global. La restauración de los arrecifes puede implicar el trasplante de secciones prósperas a áreas menos saludables, pero necesitan un pegamento bioamigable para fijarlas en su lugar. Las proteínas de mejillón podrían ser el eslabón perdido.
