Las arañas producen hilos increíblemente fuertes y livianos llamados dragalinas que están hechos de proteínas de seda. Aunque pueden usarse para fabricar una serie de materiales útiles, obtener suficiente proteína es difícil porque cada pequeña araña puede producir una pequeña cantidad.

Pero ahora, en un nuevo estudio publicado en Communications Biology, un equipo de investigación dirigido por Keiji Numata en el RIKEN Center for Sustainable Resource Science (CSRS) informa de que han logrado producir seda de araña utilizando bacterias fotosintéticas, lo que podría abrir una nueva era en la que las bio-fábricas fotosintéticas producen de manera estable el grueso de la seda de araña.

Además de ser resistentes y livianas, las sedas derivadas de especies de artrópodos son biodegradables y biocompatibles. En particular, la seda de araña es ultraligera y tan resistente como el acero. "Tiene el potencial de ser utilizada en la fabricación de materiales duraderos y de alto rendimiento, como ropa resistente a roturas, piezas de automóviles y componentes aeroespaciales", explica Choon Pin Foong, uno de los autores del estudio.

"Su biocompatibilidad es seguro para su uso en aplicaciones biomédicas como sistemas de administración de medicamentos, dispositivos de implante y andamios para la ingeniería de tejidos", señala. Debido a que solo se puede obtener una pequeña cantidad de una araña, y dado que la cría de un gran número de arañas es difícil, se han hecho intentos para producir seda de araña artificial en una variedad de especies.

El equipo de CSRS se centró en la bacteria marina fotosintética Rhodovulum sulfidophilum. Esta bacteria es ideal para establecer una bio-fábrica sostenible porque crece en agua de mar, requiere dióxido de carbono (CO2) y nitrógeno en la atmósfera, y usa energía solar, y todo ello es abundante e inagotable.

Seda de la especie de araña 'Nephila'

 

Los investigadores diseñaron genéticamente la bacteria para producir la proteína MaSp1, el componente principal de la seda de la especie de araña Nephila, que se cree que juega un papel importante en la resistencia de la tela de araña.

La optimización de la secuencia del gen que insertaron en el genoma de la bacteria fue capaz de maximizar la cantidad de seda que se podía producir. También descubrieron que una receta simple (agua de mar artificial, sal de bicarbonato, gas nitrógeno, extracto de levadura e irradiación con luz infrarroja cercana) permite que R. sulfidophilum crezca bien y produzca la proteína de seda de manera eficiente.

Otras observaciones confirmaron que la superficie y las estructuras internas de las fibras producidas en las bacterias eran muy similares a las producidas naturalmente por las arañas.

"Nuestro estudio actual muestra la prueba de concepto inicial para producir seda de araña en bacterias fotosintéticas. Ahora estamos trabajando para producir en masa proteínas de dragalina de seda de araña a pesos moleculares más altos en nuestro sistema fotosintético", dice Numata.

"Las fábricas de células microbianas fotosintéticas, que producen materiales biológicos y biodegradables a través de un bioproceso neutral en carbono, podrían ayudarnos a lograr algunos de los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) adoptados por las Naciones Unidas, como el Objetivo número 12 Producción y consumo responsable, y el número 13 de Acción climática".

En resumen, los resultados "ayudarán a proporcionar soluciones viables para crisis de energía, agua y alimentos, problemas de desechos sólidos y calentamiento global", concluye el investigador.