Las escamas del pez arapaima son extremadamente duras porque están hechas de tejido dispuesto en la estructura de Bouligand.
Para sobrevivir en las aguas infestadas de pirañas del Amazonas, el pez arapaima ha desarrollado escamas parecidas a armaduras. Las escamas tienen dos capas: una capa externa dura que protege de los dientes de los depredadores hambrientos y una capa inferior suave que es lo suficientemente flexible como para "rebotar" y recuperar su forma si ocurre un ataque.
Las capas duras y blandas de las escamas trabajan juntas para proporcionar una barrera resistente que puede soportar un ataque de depredador casi sin daño, lo que hace que estas escamas sean algunas de las más duras de la Tierra. El secreto de estas escamas está en cómo se unen estas dos capas. Las capas están conectadas por colágeno, un tejido conectivo que se encuentra en todos los animales. En los humanos, el colágeno de la piel ayuda a que se mantenga firme y elástica. En las escamas de los peces arapaima, el colágeno conecta la capa externa dura con la capa interna blanda en un patrón importante llamado Estructura de Bouligand. Esta estructura también se ha encontrado en los caparazones de langostas, escarabajos y cangrejos y es la clave de lo que hace que estos caparazones sean tan fuertes.
El Estructura de Bouligand parece una escalera de caracol, con fibras dispuestas en torsión, patrón. La escama del pez arapaima tiene muchas de estas escaleras de caracol dispuestas una al lado de la otra. Esta disposición hace que las escamas sean fuertes, flexibles y resistentes al agrietamiento. Si una piraña ataca a un pez sin escamas como estas, sus dientes romperían fácilmente sus escamas y permitirían que la piraña penetrara el cuerpo blando del pez debajo. Sin embargo, cuando una piraña muerde un pez arapaima, el Estructura de Bouligand ayuda a distribuir el ataque de los dientes al permitir que la fuerza viaje a través de estas "escaleras de caracol". Esto distribuye la fuerza del ataque sobre un área más grande, lo que ayuda a aliviar el impacto. Durante un ataque, puede haber una pequeña grieta en la escama del pez, pero la estructura de Bouligand evita que la pequeña grieta crezca lo suficiente como para que los dientes de la piraña puedan atravesarla.
La disposición del colágeno en esta "escalera de caracol" es la razón por la que las escamas de los peces amazónicos son tan difíciles de romper. Comprender esta estructura podría conducir a la invención de materiales livianos para armaduras que protegen contra explosiones o marcos más fuertes para automóviles.
