updated 1:27 PM CET, Dec 7, 2016

El pico del calamar es una maravilla de ingeniería biológica

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pico de un calamar de Humboldt

Es más difícil de deformar que prácticamente todos los metales y polímeros conocidos

El calamar de Humboldt se trata de un temible depredador conocido también como el "calamar gigante" o "diablo rojo"

Imagina que tu mano está hecha de gelatina y tienes que cortar un asado con un cuchillo sin mango. La hipotética hoja de metal te desgarraría la mano tan fácilmente como lo haría con la carne. Es evidente que no es tarea fácil y, sin embargo, los calamares tienen que enfrentarse a un reto muy similar cada vez que comen su comida.

Los cuerpos de los calamares, como los de sus familiares la sepia y el pulpo, son principalmente blandos y flexibles, con una excepción importante. En el centro de su red de tentáculos se encuentra un pico duro, fuerte y asesino que se asemeja al de un loro. El pico es una herramienta para matar y descuartizar la presa y el gran calamar de Humboldt (Dosidicus gigas) es conocido por usar su pico para cortar la médula espinal de las presas de pescado, paralizándolas para una comida más tranquila.

pico de un calamar de HumboldtEl pico del calamar de Humboldt es de dos pulgadas de largo y muy duro (difícil de hacerle mella o un rasguño), rígido (muy difícil de doblar) y duro (resistente a las fracturas). Esta combinación de propiedades hace que el pico sea más difícil de deformar que prácticamente todos los metales y polímeros conocidos. Eso es aún más notable porque a diferencia de la mayoría de los dientes de los animales, o la mandíbula, no contiene minerales o metales. Se compone únicamente de productos químicos orgánicos y se las arregla para ser el doble de duro y rígido como los equivalentes humanos más competitivos.

En comparación, la masa del músculo que rodea y conecta con el pico es increíblemente suave, el equivalente de una mano de gelatina agarrando una hoja de metal desnudo. Si estos tejidos no coinciden, ¿cómo logra el calamar utilizar su boca asesina sin que se rompa a pedazos el músculo que la rodea?

Cuando atacan los calamares

Ali Miserez, de la Universidad de California en Santa Bárbara, ha encontrado la respuesta. El pico del calamar no tiene una estructura uniforme. Su composición química cambia gradualmente a lo largo de toda su longitud, de modo que la punta afilada pigmentada es cien veces más rígida que la base flexible, translúcida, que conecta con el blando músculo. Es este degradado el que difumina las propiedades mecánicas del pico en las del tejido que le rodea, y permite que el calamar rompa a través de la carne de su presa y no a través de sus músculos. Es una maravilla de bio-ingeniería de precisión.

El poderoso pico no es la única razón para ser cauteloso con el calamar de Humboldt. Se trata de un temible depredador conocido también por una buena razón como el "calamar gigante" o "diablo rojo". Posee un gran cerebro, la habilidad de cambiar de color y una excelente visión, a las que añade un temperamento agresivo, un cuerpo de dos metros de largo, 36 ganchos afilados en cada uno de sus tentáculos y una afición por el canibalismo.

Para que os hagáis una idea de cómo son, echa un vistazo a las experiencias de Scott Cassell que ha tenido en sus inmersiones más experiencias con el calamar de Humboldt que la mayoría, y en varias ocasiones. La primera vez que lo intentó se dislocó el brazo. Ahora, lleva un traje de fibra de vidrio hecho a medida y chalecos antibalas de Kevlar antes de meterse en el agua para contar su impresionante relato de primera mano que vale la pena leer.

pico de un calamar de HumboldtAnatomía de un pico

Durante los últimos años, un gran número de calamares Humboldt muertos han varado en las playas de la costa occidental de Estados Unidos. La razón de estas muertes masivas es aún desconocida, pero Miserez y sus colegas de California se aprovecharon de los misteriosos acontecimientos para conseguir una gran cantidad de picos frescos para su estudio. Poco a poco cortaron secciones de diferentes partes del pico y analizaron las propiedades mecánicas y composición química de cada una.

El pico del Humboldt está formado por cuatro ingredientes fundamentales, agua, proteínas, quitina (el polímero que se encuentra en los exoesqueletos de los insectos) y un pigmento oscuro. Miserez encontró que la base blanda es principalmente agua (70%) y quitina (25%). Hacia la punta, la cantidad de agua y quitina disminuye, y aumentan los niveles de proteína y de pigmento, y el pico se endurece. El punto más afilado contiene un 60% de proteína y un 20% de pigmento, lo que explica su color negro oscuro-marrón.

Cuando Miserez disolvió todos los componentes dejando sólo la quitina, se encontró que este polímero forma una intrincada red de fibras, con sólo 30 nanómetros de espesor. Esta red da el pico su forma, pero no sus propiedades mecánicas, mientras que la quitina es en sí muy fuerte, la disolución sólo de quitina en el pico tendría una baja rigidez y uniformidad en toda su longitud.

proteínas pico de un calamar de HumboldtSe trata de los otros componentes de la materia, las proteínas y pigmentos que aumentan en concentración hacia la punta. Las proteínas en cuestión son ricas en ciertos aminoácidos, incluyendo la histidina y una forma modificada de la tirosina llamado Dopa. Miserez encontró que estos dos aminoácidos forman enlaces entre sí, creando una extensa red de enlaces cruzados que conforman la rigidez del pico y su color oscuro. Las partes más oscuras del pico fueron 100 veces más rígidas que la más ligera de las porciones.

El agua es un elemento sorprendentemente crucial. Sin ella, la base sería mucho menos blanda y mecánicamente no coincidiría con el músculo que lo rodea. Cuando Miserez liofilizó las secciones del pico para eliminar toda el agua, las capas de la base fueron sólo la mitad tan rígidas como la punta. ¿Por qué esto es así aún se desconoce, y una pregunta para un estudio posterior. Miserez también sugiere tentadoramente que las ricas Dopa-proteínas tienden a repeler el agua, por lo que su presencia en la punta del pico durante el desarrollo podría ayudar a establecer el gradiente químico de conducir el agua lejos de la base.

La Dopa es un producto químico muy versátil, que actúa como un precursor de la melanina como pigmento y muchos de nuestros propios neurotransmisores como la dopamina. Es abundante en los adhesivos utilizados por los animales marinos, como los hilos pegajosos que forman las "barbas" de los mejillones y el cemento utilizado por los gusanos de tubo para construir sus madrigueras. Por estas razones, ha llamado la atención de científicos de materiales dispuestos a duplicar el éxito de la naturaleza en los bloques de construcción. Su papel en la elaboración del pico impecablemente construido del calamar de Humboldt sólo servirá para acrecentar ese interés.

Referencia: The Transition from Stiff to Compliant Materials in Squid Beaks