He d’admetre que algunes de les escenes de les pel·lícules de cinema de superheroïnes i superherois em deixen enganxada al seient. Què sentiu quan Spiderman s’enfila per les parets com si la gravetat no existís? O quan de les bosses amagades als canells llança el seu fil de seda per gronxar-se entre edificis sense cap esforç? Doncs us puc ben dir que el primer que a mi se m’acut és pensar que és científicament absurd. És del tot inversemblant que la picada d’una aranya irradiada (que no és el mateix que una aranya radioactiva, mal que els pesi als guionistes), encara que hagués pogut transferir a un humà part dels seus gens (els genetistes en diem d’aquest possible fenomen transferència genètica horitzontal), no podria haver generat mai un humà transgènic de les característiques de Spiderman. No té cap mena de sentit biològic.
En canvi, sí que té molt sentit generar sinergies entre disciplines diverses per aprofitar els nostres coneixements sobre aranyes i altres bestioles per tal d’implementar característiques desitjables en, per exemple, robots o estris que hagin d’executar tasques concretes. Al cap i a la fi, la selecció natural porta milions d’anys actuant sobre les instruccions genètiques dels organismes per generar solucions òptimes o, si més no, compatibles amb la vida (que no és poca cosa!). Un bon diàleg entre enginyers i biòlegs segur que permet establir una relació interdisciplinària productiva.
S’ha generat un adhesiu multiús inspirat en el mecanisme d’adhesió dels dragons a les parets
En aquest context em va cridar molt l’atenció un article publicat a mitjans del mes de maig a la revista de l’Acadèmia Nacional de Ciències dels Estats Units (PNAS) en què un grup de recerca d’enginyers estudien el mecanisme que permet als dragons i dragonets (de la família dels gecònids) escalar àgilment les parets de casa nostra sense caure, fins i tot mentre corren pel sostre cap per avall. No sé si mai ho heu provat, però si els agafeu pel seu cos esvelt quan s’enfilen, costa molt de separar-los de la paret, sembla que s’agafin amb ventoses! Però, de fet, el que tenen és una disposició òptimament arrenglerada de milions de pèls microscòpics a les puntes arrodonides dels dits, la qual cosa els permet adaptar-se a qualsevol superfície amb un lleuger canvi de pressió de la pell, com si fessin milions de “xuclades” a escala microscòpica. Un pèl és tan petit que no té força, però milions de pèls junts permeten aguantar tot el cos de l’animal. I això que pot semblar per a alguns una qüestió trivial, resulta que fa temps que porta de corcoll als enginyers que treballen en aplicacions d’impressió 3D, robòtica o manufactura de precisió: com trobar un adhesiu que sigui alhora resistent i reversible, per agafar-se a superfícies no planars, sense deixar cap rastre? Doncs bé, amb un adhesiu que copia l’estratègia natural dels geckos (dragons, en anglès).
La proteïna de la teranyina d’una aranya gegantina és més resistent que qualsevol material sintètic
Els vídeos que acompanyen l’article (us quedareu de pasta de moniato) mostren com un petit disc de goma tova recobert de “pèls” sintètics que imiten els dels geckos pot agafar objectes irregulars sense cap tipus de problema, des d’una tassa per la seva nansa a una bossa de plàstic plena de caramels o un tomàquet, sense deixar cap tipus de senyal o redol sobre la superfície. Diverses pàgines web d’enginyeria de nanomaterials se’n fan ressò i seria raonable pensar que també podríem fer guants amb aquest tipus d’"adhesiu” per pujar parets com Spiderman.
Palmell de la pota anterior d’un gecònid on s’aprecia el patró de disposició en rengles dels pèls microscòpics, que no es poden observar a ull / Pixabay
I què en podem dir de la resistència del fil de teranyina del qual l’heroi es penja per voleiar entre edificis? Doncs que hi ha aranyes de veritat que el guanyen per golejada. L’any 2010 es va descobrir una nova aranya a l’illa de Madagascar (pensem que coneixem totes les espècies animals del món, però es calcula que d’artròpodes, com ara insectes, aranyes i crustacis, queden tantes o més espècies per descobrir). Aquesta aranya gegantina (Caerostris darwini) té femelles que fan uns 2 cm de llarg mentre que el mascle fa poc més de mig centímetre, i practica uns costums sexuals que ens poden semblar sorprenents (incloent-hi el sexe oral i el bondage practicats pel mascle sobre la femella i l’emasculació o arrencament dels genitals masculins i el canibalisme, practicats per la femella sobre el mascle). Però el que realment és aquí rellevant és que aquesta espècie construeix una teranyina que pot travessar de costat a costat un riu d’uns 25 m d’ample (equivalent a la llargada de moltes piscines) amb una teranyina de gairebé 3 m2, que no només aguanta el seu pes sinó, fins i tot, el de més de 30 preses capturades (mireu el vídeo de com l’aranya construeix aquesta teranyina gegant). Encara que no ho puguem arribar a imaginar, el material proteic (perquè el fil d’aranya és proteïna!) d’aquesta teranyina gegant supera en resistència, resiliència i elasticitat qualsevol material sintètic dissenyat pels humans. Perquè ens fem una idea, és 10 vegades més resistent que el Kevlar, el material del qual es fan les armilles antibales. Deu vegades més!
Molts avenços tecnològics s’originen de resultats de projectes, sovint menystinguts, de ciència bàsica
I ara ve on entra la sinergia entre zoòlegs, genetistes, biotecnòlegs i enginyers. Si agafem aquest organisme (capaç de teixir la teranyina més gran i resistent del món), seqüenciem el seu ADN, més concretament, seqüenciem el gen que codifica per a la proteïna de la qual està formada la seva teranyina superresistent, com que el codi genètic és universal, llavors coneixerem exactament la instrucció genètica que determina com fabricar aquest material únic. Fins i tot podríem pensar en com introduir canvis per millorar-lo. Així, doncs, com a enginyers genètics, podrem introduir aquest gen, aquest ADN, codificant per al fil de la teranyina, en qualsevol altre organisme, per exemple a bacteris o llevats, per produir-ne quantitats industrials. Amb aquesta proteïna com a material base, podem fer armilles antibales, és clar, però també, podem pensar en una miríada de materials biomimètics que necessiten aquestes característiques, com ara cordes més resistents i elàstiques que l’acer o, fins i tot, tendons o còrnies per a substituir teixits malmesos en les persones.
La recerca interdisciplinària permet aplegar coneixements complementaris i crear sinergies
La pròxima vegada que penseu que la ciència bàsica, com ara estudiar l’hàbitat i costums de les aranyes o la manera en què els dragons es mouen sense caure, no té molta rellevància per a la societat, i que potser no cal esmerçar gaires recursos en projectes que no siguin de ciència aplicada, m’agradaria que recordéssiu que molts dels grans avenços tecnològics s’han aconseguit “copiant” el que la selecció natural ha optimitzat a la natura, a partir dels resultats de projectes, sovint menystinguts, de ciència bàsica. Cap disciplina científica es val per si mateixa, però podem avançar més ràpidament si treballem tots plegats. D’aquí la importància de la recerca interdisciplinària en biologia de sistemes i en sistemes complexos.
I ara sí, podem pensar que no ens cal cap aranya irradiada (que no radioactiva) per aconseguir ser Spiderman, només ens calen uns guants i escarpins de “pèls de gecko” i fils de seda de C. darwini.