Byssus
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Un mejillón (género Mytilus ), unido a una roca por su biso
Ilustración del byssus de Dreissena polymorpha , el mejillón cebra de agua dulce

A byssus ( / b ɪ s ə s / ) es un haz de filamentos secretadas por muchas especies de bivalvos moluscos que la función para adjuntar el molusco a una superficie sólida. Las especies de varias familias de almejas tienen un biso, que incluye conchas de corral ( Pinnidae ), mejillones verdaderos ( Mytilidae ) y Dreissenidae .

Filamentos

Los filamentos de biso son creados por ciertos tipos de moluscos bivalvos marinos y de agua dulce , que utilizan el biso para adherirse a rocas, sustratos o fondos marinos. En los mejillones comestibles , el biso no comestible se conoce comúnmente como "barba" y se quita antes de cocinarlo.

Muchas especies de mejillones secretan hilos de biso para anclarse a las superficies, con familias que incluyen Arcidae , Mytilidae , Anomiidae , Pinnidae , Pectinidae , Dreissenidae y Unionidae . [1] [2]

Mecánica

El biso, o complejo de biso, está compuesto por múltiples hilos de colágeno extracelulares que son colocados radialmente por el mejillón desde un tallo central. Cada hilo se compone de tres regiones: una región proximal ondulada cerca del cuerpo del mejillón, una región distal más larga y lisa que conecta la región proximal con la placa final y la placa adhesiva en sí, que ancla el mejillón a la superficie. [3] La región proximal consta de una vaina ondulada que envuelve fibras enrolladas sueltas; estas bobinas pueden desenredarse para extender la fibra bajo una fuerza aplicada. La región distal está más ordenada y consta de haces de fibras de colágeno alineadas que le dan rigidez a la fibra. La placa está formada por fibras similares al colágeno sobre una matriz esponjosa, en la que la proteína adhesiva se deposita y se endurece.[4]

El propósito del biso es mantener el mejillón adherido a la superficie deseada y, para ello, los hilos de biso deben poder soportar un fuerte movimiento cíclico debido a la acción de las mareas cerca de las costas donde habitan los mejillones. Las pruebas mecánicas de mejillones vivos han demostrado que los hilos de bisal pueden extenderse un 39% antes del rendimiento y un 64% antes de romperse, a una tasa de deformación nominal de 10 mm / min. [3] Las pruebas de tracción muestran que las roscas exhiben tres fases distintas: rigidez inicial de las regiones distal y proximal, ablandamiento debido a la deformación en la región distal y finalmente rigidez directamente antes de la falla por tracción. [4] La capacidad de la región distal para ceder antes de romperse le da a los mejillones su resistencia característica incluso bajo fuertes fuerzas de marea. [4] Se han estudiado muchas variables que influyen en el rendimiento de los hilos de bisal, incluidas las variaciones de especies, [5] las variaciones estacionales, [3] los efectos de la temperatura, [6] y los efectos del envejecimiento. [6] Los efectos de la temperatura, en particular, han revelado una temperatura de transición vítrea de 6 ° C. [6]

El número de hilos que utiliza un mejillón para unir suele estar entre 20 y 60; esto puede variar según la especie, la temporada o la edad del mejillón. En condiciones de marea cíclica, la extensión radial de la colocación de las fibras permite que el mejillón alinee dinámicamente la mayoría de sus fibras en la dirección de la fuerza aplicada. Esto reduce la tensión en cualquier hilo, reduciendo las posibilidades de falla y desprendimiento. [4] Los mejillones también son capaces de expulsar todo el complejo bisal, incluido el tallo central, sin dañarse. El complejo puede simplemente regenerarse y reanudarse la colocación de las fibras en 24 horas. [7]

Cuando el pie de un mejillón se encuentra con una grieta, se crea una cámara de vacío al forzar el aire y arqueando hacia arriba, similar a la de un fontanero émbolo desatascar un desagüe. El biso, que está hecho de queratina , proteínas curtidas con quinonas (proteínas polifenólicas ) y otras proteínas, se arroja a esta cámara en forma líquida similar al moldeo por inyección en el procesamiento de polímeros, y burbujea en una espuma pegajosa. Al enrollar su pie en un tubo y bombear la espuma, el mejillón produce hilos pegajosos del tamaño de un cabello humano. El mejillón luego barniza los hilos con otra proteína, lo que da como resultado un adhesivo. [2] La dinámica de adhesión de la placa se estudia tanto para imitar el adhesivo fuerte como para crear recubrimientos a los que la placa no se puede adherir. Las estrategias de liberación de impurezas, como las pinturas de fluoropolímeros y los recubrimientos con infusión de lubricantes, son un área de investigación activa importante para prevenir el ensuciamiento de las estructuras marinas por especies invasoras de mejillones como el mejillón cebra y quagga. [8]

Biomiméticos

Byssus es un adhesivo extraordinario, uno que no se degrada ni deforma con el agua como muchos adhesivos sintéticos. [9] Las notables propiedades de este adhesivo, específicamente las proteínas del pie de mejillón (Mfps), han estimulado muchos intentos de imitar la excelente capacidad adhesiva que muestran los mejillones, ya sea produciendo Mfps a través de otros organismos o creando polímeros sintéticos con propiedades similares. Por ejemplo, los ingenieros genéticos han insertado ADN de mejillón en células de levadura para traducir los genes en las proteínas apropiadas. [10] Los enfoques sintéticos generalmente utilizan catecol como reticulaciónagente para producir redes de polímeros resistentes al desgaste. La imitación de Mfp-3 para inducir la coacervación es otra propiedad clave, ya que protege al material de la disolución parcial en agua salada. [9]

Las aplicaciones del adhesivo biomimético byssus incluyen adhesivos biomédicos, [11] aplicaciones terapéuticas, [12] y recubrimientos antiincrustantes. [13]

Usos históricos

Byssus a menudo se refiere a los hilos largos, finos y sedosos secretados por la gran concha de pluma mediterránea , Pinna nobilis . Los hilos de biso de esta especie de Pinna pueden tener hasta 6 cm (2,4 pulgadas) de largo y se han convertido históricamente en tela. [14]

La tela Byssus es una tela rara, también conocida como seda marina , que se elabora utilizando el byssus de las carcasas de bolígrafos como fuente de fibra. [15] [16]

Referencias

  1. ^ Turner, Ruth; Rosewater, Joseph (junio de 1958). "La familia Pinnidae en el Atlántico occidental". Johnsonia . 3 (38): 285–326.
  2. ^ a b Starr, Cecie; Taggart, Ralph (2004). Biología: la unidad y la diversidad de la vida . Belmont, CA: Thomson Learning.
  3. ^ a b c Moeser, Gretchen M .; Carrington, Emily (15 de mayo de 2006). "Variación estacional en la mecánica del hilo de bisal del mejillón" . Revista de Biología Experimental . 209 (10): 1996-2003. doi : 10.1242 / jeb.02234 . Consultado el 8 de mayo de 2021 .
  4. ^ a b c d Bell, Emily; Gosline, John (1 de abril de 1996). "Diseño mecánico de mejillón byssus: el rendimiento del material mejora la fuerza de unión" . Revista de Biología Experimental . 199 (4): 1005–1017. doi : 10.1242 / jeb.199.4.1005 . Consultado el 9 de mayo de 2021 .
  5. ^ Brazee, Shanna; Carrington, Emily (diciembre de 2006). "Comparación interespecífica de las propiedades mecánicas del mejillón Byssus" . El Boletín Biológico . 211 (3). doi : 10.2307 / 4134548 . Consultado el 9 de mayo de 2021 .
  6. ↑ a b c Aldred, Nick (22 de diciembre de 2007). "Análisis mecánico de tracción y dinámica de la porción distal de los hilos de bisal del mejillón (Mytilus edulis)" . Interfaz . 4 (17). doi : 10.1098 / rsif.2007.1026 . PMC 2396211 . 
  7. ^ Peyer, Suzanne (23 de diciembre de 2008). "Los mejillones cebra anclan los hilos de byssal más rápido y más apretados que los mejillones quagga en flujo" (PDF) . Revista de Biología Experimental . 212 : 2027-2036. doi : 10.1242 / jeb.028688 . Consultado el 9 de mayo de 2021 .
  8. ^ Verma, Shatakshi (20 de febrero de 2019). "Una revisión sobre revestimientos poliméricos protectores para aplicaciones marinas" . Revista de Tecnología e Investigación de Recubrimientos . 16 : 307–338 . Consultado el 9 de mayo de 2021 .
  9. ^ a b Forooshani, Pegah; Lee, Bruce (11 de octubre de 2016). "Enfoques recientes en el diseño de materiales bioadhesivos inspirados en la proteína adhesiva del mejillón" . Journal of Polymer Science Parte A: Química de polímeros . 55 : 9–33. doi : 10.1002 / pola.28368 . Consultado el 8 de mayo de 2021 .
  10. ^ Robert L. Strausberg; et al. (31 de diciembre de 1989). "Desarrollo de un sistema microbiano para la producción de proteína adhesiva de mejillón". Adhesivos de recursos renovables . Serie de simposios ACS. 385 . págs. 453–464. doi : 10.1021 / bk-1989-0385.ch032 . ISBN 978-0-8412-1562-7.
  11. ^ Allen, Mark (mayo de 2004). "Estudio prospectivo aleatorizado que evalúa un sellador polimérico biodegradable para sellar las fugas de aire intraoperatorias que se producen durante la resección pulmonar" . Los anales de la cirugía torácica . 77 (5): 1792–1801. doi : 10.1016 / j.athoracsur.2003.10.049 . Consultado el 9 de mayo de 2021 .
  12. ^ Black, Kvar (14 de agosto de 2012). "Funcionalización de superficie habilitada por polidopamina de nanobarras de oro para tratamiento de imágenes y fototermia dirigida a células cancerosas" . Nanomedicina . 8 (1). doi : 10.2217 / nnm.12.82 . PMC 3544340 . Consultado el 9 de mayo de 2021 . 
  13. ^ Dalsin, Jeffrey (9 de diciembre de 2004). "Resistencia a proteínas de superficies de óxido de titanio modificadas por mPEG-DOPA de inspiración biológica" . Langmuir . 21 (2): 640–646. doi : 10.1021 / la048626g . Consultado el 9 de mayo de 2021 .
  14. ^ McKinley, Daniel (junio de 1998). "Pinna y su barba de seda: una incursión en apropiaciones históricas". Ars Textrina: una revista de textiles y disfraces . 29 : 9-223.
  15. ^ Maeder, Felicitas (2002). "El proyecto Sea-silk: redescubriendo un material textil antiguo". Boletín de Textiles Arqueológicos . 35 : 8-11.
  16. ↑ Hill, John (2009). A través de la Puerta de Jade a Roma: un estudio de las rutas de la seda durante la dinastía Han posterior, siglos I al II d.C. (segunda ed.). Charleston, SC: Book Surge. ISBN 1439221340.

enlaces externos

  • La definición del diccionario de byssus en Wiktionary
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