El secreto para nadar entre pirañas del Amazonas sin un rasguño

El arapaima o paiche (Arapaima gigas) es, con sus tres metros de longitud, el segundo pez más grande del mundo, solo superado por el esturión beluga. Atraviesa las aguas repletas de peligrosas pirañas del río Amazonas y, sin embargo, consigue salir indemne. El secreto es que el gigante acuático ha desarrollado escamas en forma de armadura que pueden deformarse, pero no rasgarse ni agrietarse, cuando una piraña, que tiene una de las picaduras más poderosas del reino animal, ataca. Ahora, investigadores de la Universidad de California en San Diego y Berkeley (EE.UU.) han descrito las propiedades únicas de la «armadura» del arapaima en la revista «Matter». Creen que esa piel escamosa puede inspirar a los ingenieros en el desarrollo de materiales artificiales para fabricar, por ejemplo, chalecos antibalas.

Las escamas del arapaima tienen una capa interna resistente, pero flexible, unida por colágeno a su capa externa mineralizada de escamas. Del mismo modo, los chalecos antibalas están hechos de varias capas de correas flexibles intercaladas entre capas de plástico duro. Pero los materiales hechos por el hombre se unen usando un tercer material adhesivo, mientras que las escamas de los peces se unen a nivel atómico; crecen juntas, tejiéndose en una sola pieza sólida.

«Una ventana puede parecer fuerte y sólida, pero si algo intentara perforarla, el vidrio se rompería», dice el autor principal Robert Ritchie, científico de materiales en Berkeley. «Cuando la naturaleza une un material duro a un material blando, lo mejora, evitando este efecto devastador. Y en este caso, la estructura de unión es colágeno mineralizado».

Gruesas como un grano de arroz
Otros peces usan colágeno como lo hace el arapaima, pero las capas de colágeno en las escamas de este pez gigante son más gruesas que en cualquier otra especie. Las escamas solas son tan gruesas como un grano de arroz. Los autores creen ahí está el secreto de la defensa de los peces.

Probaron esta idea remojando las escamas de arapaima agrietadas en agua durante 48 horas, luego separaron lentamente los bordes mientras agregaban presión a un punto central. En ese momento, observaron que la parte de la capa externa dura mineralizada se expandía, se agrietaba y luego se desprendía gradualmente. Luego, las escamas localizaron la grieta, conteniéndola y evitando que el daño se extiendiera en la capa de colágeno estructural retorcida. Si la presión atravesaba el colágeno, deformaba la capa en lugar de romperla.

Según los investigadores, si los humanos pueden desarrollar una estructura jerárquica flexible que se comporte como la capa de colágeno en las escamas de los peces, se podrían hacer mejores armaduras sintéticas, potencialmente impermeables. Pero también reconocen que esta realidad puede tardar varios años.

Hasta entonces, el equipo de Ritchie investigará cómo las escamas del arapaima se han adaptado para evitar la penetración de las picaduras de las pirañas y cómo se comportan otras especies.