Ecco il segreto delle zanne dei ragni (non sono solo abili ricamatori)

Quando pensiamo ai ragni di solito immaginiamo a delle creature che passano la maggior parte del loro tempo a tessere delle ragnatele, muovendosi principalmente nell'ombra in attesa che qualche preda caschi inesorabilmente nella loro trappola.  Recentemente, però, un gruppo di ricerca coordinato dall'Università di Trento ha scoperto un'altra grande abilità di questi animali che spesso vengono descritti solo sotto una lente negativa.

I ragni, infatti, per tagliare la loro incredibile seta – uno dei materiali più elastici e resistenti mai prodotti da un organismo vivente, spesso paragonato al kevlar – devono compiere un compito quasi impossibile, tanto che per molto tempo gli scienziati hanno creduto che gli esemplari più minuti fossero costretti a usare qualche sostanza chimica (un acido o un enzima) per corrodere i singoli filamenti. La velocità con cui avviene però il taglio della seta ha indotto i ricercatori di Trento a credere che la soluzione fosse un'altra, visto che nessuna sostanza avrebbe potuto corrodere così rapidamente i filamenti. 

Alla fine il team – guidato da Nicola Pugno e Gabriele Greco, entrambi autori dell'articolo pubblicato su Advanced Science –  ha quindi deciso di osservare meglio ciò che succedeva nei ragni mentre erano impegnati a tagliare la loro ragnatela, tramite un microscopio elettronico e alcuni esperimenti in cui i ricercatori hanno sottoposto i ragni a vari materiali sintetici equiparabili alla seta, tra cui diversi filamenti di carbonio.

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Hanno così osservato che il segreto dei ragni sta nelle loro zanne, la cui struttura particolare è in grado di tranciare in maniera molto precisa diverse tipologie di materiali.

Come sono fatte le zanne dei ragni?

A seguito di questa scoperta, le zanne dei ragni si stanno dimostrando molto più taglienti e resistenti di quanto era stato creduto possibile finora e ciò è possibile grazie alla loro particolare conformazione. Esse infatti presentano una speciale seghettatura, che i ricercatori hanno definito "a passo variabile" o "micro graduata", che è possibile immaginare come la lama di un coltello molto affilato, utile per tagliare la carne.

I denti di questa seghettatura hanno dimensioni differenti e tra di loro sono posti a una distanza crescente, a partire dalla punta della zanna, consentendo a fibre di diverso diametro e dimensione di venire accolte al loro interno. Per questa ragione hanno anche la forma di una piccola conca, in modo tale da ospitare i filamenti.

Queste seghettature ricordano inoltre quelli presenti nei denti degli squali o dei tirannosauri, ma a differenza di questi animali i ragni non possiedono potenti mascelle per tranciare di netto un filo di kevlar o di seta. Per farlo devono adottare strategie particolari.

Perché i ragni riescono a tagliare materiali così resistenti?

Sebbene in origine si pensasse che i ragni usassero degli enzimi per corrodere leggermente i filamenti, questa ricerca ha chiarito che gli unici strumenti usati da questi animali per raggiungere questo obiettivo sono altri. In pratica, questi animali fanno scorrere i filamenti che devono tagliare fra le loro zanne, finché non incastrano la seta in uno dei "denti" di differente grandezza presenti nelle lame nascoste in questi organi.

Quando questo succede, la seghettatura ha il diametro opportuno per avvolgere completamente il filamento e in queste situazioni la forza necessaria per effettuare il taglio è minima, tanto che il ragno subisce pochissimo stress, limitando l'usura delle zanne.

«Quando una fibra viene premuta sulla zanna, la forza necessaria per il taglio è indotta dalle due sporgenze nella parte superiore di ciascuna dentellatura – hanno spiegato gli autori nel loro articolo. – Questa forza avvia la propagazione di una crepa, che porta la fibra alla rottura».

Per fare un paragone, si può prendere come esempio una forbice. Si può tagliare un materiale molto duro con la punta di una forbice di acciaio, ma è sempre preferibile usare la lama posta vicino al fulcro, in modo tale da fare un taglio netto e consumare meno lo strumento.