thumb|270 px|Tela de araña de una especie del género Nephila. thumb|260 px|Detalle del anclaje de una maroma de seda de una araña orbitelar a un árbol y en el que se aprecia la composición multifibrilar del hilo
La seda de araña, tela de araña o telaraña es una fibra proteica hilada naturalmente por arañas. Las arañas la emplean para desarrollar redes de caza o telarañas, nidos, protecciones para sus huevos o incluso para transportarse por el aire a modo de parapente. Gracias a esta forma de transporte, algunos marineros han informado de la presencia de arañas entre sus velas después de haber zarpado, incluso a distancias de 1600 km mar adentro. También se han hallado en globos atmosféricos en sus tareas de análisis de la atmósfera a altitudes algo inferiores a 5000 m. (véase "Vuelo arácnido (Ballooning)") En algunas especies también se ha observado que en ocasiones especiales la seda de araña puede utilizarse como sustento alimenticio para la propia especie.
Actualmente existe un gran interés en determinar la relación que existe entre la composición y la estructura química de la seda de araña con el fin de desarrollar materiales que posean propiedades mecánicas como el POL o similares, así como en lograr un método aplicable industrialmente para producir seda con fines tales como la ingeniería de tejidos.B. Fernández-d'Arlas, I. González, A. Eceiza. (2014). Hacia la mímesis de la seda de araña a partir de poliuretanos con segmentos cortos de unidades rígidas y semiflexibles. Revista Latinoamericana de Metalurgia y Materiales,35(1): 2015.
Composición química thumb|Aminoácidos predominantes en las sedas de araña. Existen variaciones notables entre diferentes sedas, tanto dentro de la misma especie como entre diferentes especies. La composición química elemental de la seda de araña, como en el resto de biomoléculas orgánicas, consiste fundamentalmente en carbono (C), hidrógeno (H), oxígeno (O) y nitrógeno (N). Sin embargo gracias a las posibilidades de la química orgánica y procesos bioquímicos desarrollados a lo largo de la evolución de las especies, con los mismos elementos pueden desarrollarse materiales y tejidos con propiedades diferentes. Aunque la composición química varía de una especie a otra e incluso dentro de la misma especie en función de la finalidad de la seda, la proporción mayoritaria de aminoácidos la comprenden la glicina (~10-40%), la alanina (~18-30%) y diferentes proporciones de prolina (~0-20%), según la especie, así como proporciones variadas de otros aminoácidos como serina, glutamina y tirosina, siempre según tipo de seda y especie. También aparecen trazas de glúcidos, lípidos, compuestos iónicos y algunos pigmentos. Los aminoácidos se unen entre sí mediante enlaces peptídicos, formando cadenas proteicas o proteínas. Las proteínas que forman la seda de araña se denominan espidroínas (spidroins en lengua inglesa, derivado de spider, araña). Se han identificado en las sedas de araña al menos dos clases de espidroínas diferenciadas que se denominan espidroína-1 y espidroína-2. ninguna Proporciones de alanina y glicina presentes en las distintas sedas secretadas por las arañas Araneus diadematus.
Estructura
marco|derecha|Esquema de la estructura de la seda de araña. Desde la fibra hasta la escala atómica, pasando por su microestructura y la escala nanométrica
Como muchas otras proteínas funcionales presentes en los seres vivos las de las sedas de araña se caracterizan por tres niveles estructurales, principalmente. El primero o "estructura primaria" se refiere a la secuencia polipeptídica característica de cada proteína, en la que los distintos aminoácidos están unidos entre sí por enlaces peptídicos. El segundo nivel, "estructura secundaria", hace referencia a la conformación que adquieren estas cadenas polipeptídicas en el espacio y se caracteriza por asociaciones intramoleculares de tipo enlace de hidrógeno. La "estructura terciaria" hace referencia a la interacción y disposición entre las subestructuras secundarias.
En cuanto a la estructura primaria de la seda de araña, como se ha comentado con anterioridad, en la secuencia de aminoácidos predominan la alanina y la glicina. La masa molecular de las cadenas puede oscilar entre 200 y 700 kDa. Este valor es considerablemente alto en comparación con otras proteínas comunes. También la complejidad de desarrollar proteínas sintéticas de tan elevado tamaño ha sido motivo de estudio de los mecanismos empleados por las arañas para sintetizar macromoléculas polipeptídicas de semejante masa molecular sin que coagulen debido a interacciones intramoleculares de tipo puente de hidrógeno, demostrándose que en el caso de las arañas se debe a su capacidad de ajustar el pH durante su procesado. La estructura primaria de la seda varía notablemente dependiendo del tipo de funcionalidad a desarrollar (véase Biodiversidad>Tipos). Así la seda de las telas de araña radiales está compuesta de dos tipos de proteínas, espidroína-1 (MaSp1) y espidroína-2 (MaSp2), donde "Ma" hace referencia a la glándula que las secreta (ampulácea mayor, "major ampullate") y "Sp" a la fibroína (espidroína, proveniente de la contracción de "spider fibroin").
A continuación se muestra un ejemplo de la estructura primaria (con secuencia repetitiva) para las espidroínas MaSp1 de las sedas radiales de las arañas Nephilia clavipes y Nephilia inaurata madagascariensis así como un modelo secuencial desarrollado para la MaSp1. centro|Estructura primaria de algunas fibroínas (MaSp1) de sedas de araña radiales o estructurales
La seda de araña tiene varias estructuras secundarias debido a los distintos bloques de aminoácidos que la conforman. Los bloques ricos en alanina forman estructuras secundarias de tipo lámina β, en las que las cadenas están fuertemente asociadas por puentes de hidrógeno, generando bloques muy cristalinos, es decir, de estructura regular. Estas estructuras secundarias o cristalitos se encuentran además orientadas según el eje de la fibra. Además existen otras regiones en las que los bloques ricos en glicina forman una estructura menos regular, o "amorfa", con la presencia, según algunos autores, de estructuras helicoidales y de tipo hélice α.
La presencia, pues, de regiones altamente cristalinas combinadas con regiones más amorfas da lugar a la estructura terciaria a la que se considera responsable de que la seda de araña presente tan notables propiedades mecánicas. Por un lado la región cristalina, con dominios orientados en la dirección de la fibra, sería capaz de soportar grandes tensiones mecánicas distribuidas entre cadenas por la gran abundancia de enlaces de hidrógeno, mientras que la región amorfa sería susceptible de deformarse en cierta medida, proporcionando extensibilidad al material. La combinación de ambas propiedades justifica, según este modelo, que la seda de araña sea deformable pero muy resistente a la vez, por la combinación de dos propiedades que normalmente son excluyentes entre sí.
Relación entre estructura y propiedades derecha|Relación entre secuencia de aminoácidos y estructuras secundarias Debido a la gran cantidad de sedas y de especies de arañas, así como los numerosos factores que influyen en las propiedades mecánicas (humedad, secuencia de aminoácidos, condiciones de hilado y post-estirado, etc.) es aún incompleta la explicación de cómo la composición (secuencia de aminoácidos) determina las propiedades mecánicas. Sin embargo, los análisis tanto de sedas estructurales (ampulácea mayor) como de captura (flageliforme) indican la presencia repetitiva de unidades con ciertas características morfológicas. Así, los oligopéptidos con secuencia (GA)n/(A)n tienden a formar estructuras cristalinas de tipo lámina β. Las estructuras de las secuencias GPGGX/GPGQQ y GGX no son definitivas, pero muchos autores las asocian con un carácter más amorfo, que proporciona elasticidad. Algunos autores defienden que las secuencias del tipo GPGGX o GGX se pliegan en estructuras β generando espirales β.
Biodiversidad
Tipos La diversidad de las sedas de araña es generalmente muy superior a la generada por otros insectos como por ejemplo los gusanos de la seda, los cuales en la mayoría de los casos producen la seda con fines únicamente reproductivos, y en particular para la elaboración de huevos. Por el contrario, las arañas han desarrollado a lo largo de la evolución la capacidad de producir distintas clases de seda adaptadas a su funcionalidad final. Cabe mencionar que actualmente se conocen más de 34.000 especies diferentes de arañas entre las cuales el 50% emplea la seda para capturar presas. Además se conocen más de 130 formas diferentes de telaraña. Entre las telarañas más estudiadas se encuentran aquellas de las que las arañas se cuelgan. Un ejemplo de estas es la araña europea típica de jardín, Araneus diadematus.
Se ha encontrado que estas arañas pueden producir hasta siete tipos diferentes de seda empleando siete glándulas diferenciadas situadas en la parte posterior de su abdomen. Los radios y parte de los marcos de las telas suelen estar formados por sedas producidas en la glándula ampulácea mayor, que contienen dos tipos de proteínas (espidroína 1 y espidroína 2) y se caracterizan por su rigidez y resistencia. Las arañas se desplazan por ellas cuando arrastran alguna de sus presas, aprovechando su mayor resistencia y rigidez. La seda que forma las espirales transversales está compuesta por una fibra menos rígida, más elástica y deformable, pero no tan resistente como las radiales. Está diseñada para que los insectos en lugar de rebotar se queden adheridos, debido a la gran deformabilidad de la seda. Estas sedas son producidas en las glándulas flageliformes y solo presentan un tipo de espidroína. La seda que forma las espirales auxiliares se genera en las glándulas ampuláceas menores y se utilizan como armazón a la hora de preparar las telas de araña antes de la generación de la seda de captura radial. Las arañas producen también una seda de tipo "mortero" que emplean en las juntas entre sedas de captura y sedas radiales. Esta seda se produce en la glándula piriforme. Para lograr mayor seguridad en las capturas, las arañas además producen en la glándula agregada una seda con carácter adhesivo, con elevado contenido de agua, que emplean para recubrir la seda de captura. Finalmente, en las glándulas "cilíndrica" y "aciniforme" respectivamente las arañas suelen producir dos sedas más para recubrir exteriormente e interiormente los huevos de su descendencia.
centro|Tipos de seda de araña, sus funciones y glándulas que las secretan.
Funciones La importancia de la seda para las arañas se ve reflejada en el gran número de funciones que realizan y en la capacidad desarrollada a lo largo de millones de años de evolución para sintetizarlas. Muchas especies de arañas son capaces de sintetizar hasta siete tipos diferentes de sedas cada una para funciones distintas. Función Ejemplos Referencias Caza Telarañas tubulares, telarañas comunes, etc. "Pesca" de mariposas por las arañas boleadoras, Mastophora diablo (véase video). Inmovilización y momificación de presa La seda de glándulas aciniformes la emplean para inmovilizar presas que devoran con posterioridad. Algunas especies combinan la seda con veneno durante la momificación (véase video). Otras especies como los ulobóridos, al no tener veneno, inmovilizan rápidamente a sus presas y vierten sus jugos gástricos directamente sobre ellas. Reproducción Los machos recubren las telas con esperma. Los huevos se recubren de seda protectora. Algunas especies dejan sobre las telas rastros con feromonas para atraer al sexo opuesto. Alimento Las arañas consumen habitualmente su propia seda cuando escasean las presas. En algunas especies se ha observado también un comportamiento cleptoparásito, en el que algunas arañas invasoras se comen la seda de la araña huésped.