Algunas especies de serpientes se deslizan por el suelo, mientras otros trepan a los árboles, bucear en la arena o deslizarse por el agua. Hoy dia, Los científicos informan que la química de la superficie de las escamas de serpientes varía entre las especies que negocian estos diferentes terrenos. Los hallazgos podrían tener implicaciones para el diseño de materiales duraderos, así como robots que imitan la locomoción de las serpientes para cruzar superficies que de otro modo serían intransitables.

Los investigadores presentarán sus resultados hoy en la reunión de primavera de la American Chemical Society (ACS).

La investigación comenzó como una colaboración con Woodland Park Zoo en Seattle, explica Tobias Weidner, Doctor., investigador principal del proyecto. Uno de los biólogos del zoológico le dijo a Weidner que no se sabía mucho sobre la química de las superficies de las serpientes. "Los biólogos no suelen tener técnicas que puedan identificar moléculas en la capa más externa de una superficie, como una escama de serpiente, ", dice." Pero soy químico, un científico de superficie, así que sentí que podía agregar algo a la imagen con los métodos de mi laboratorio ".

En ese proyecto inicial, los investigadores descubrieron que las serpientes terrestres están cubiertas con una capa de lípidos. Esta capa aceitosa es tan delgada, apenas uno o dos nanómetros, que nadie la había notado antes. El equipo también descubrió que las moléculas de esta capa están desorganizadas en las escamas del lomo de la serpiente, pero muy organizadas y densamente empaquetadas en las escamas del vientre. una disposición que proporciona lubricación y protección contra el desgaste.

"Algunas personas le tienen miedo a las serpientes porque piensan que son viscosas, pero los biólogos les dicen que las serpientes no son viscosas; están secos al tacto, "Dice Weidner." Eso es cierto, pero también es no cierto porque a nanoescala descubrimos que en realidad son grasientos y viscosos, aunque no puedas sentirlo. Son 'nanoslimy' ".

En el nuevo estudio, el equipo quería averiguar si esta química de la superficie nanoslimy difiere en especies adaptadas a varios hábitats, dice Mette H. Rasmussen, un estudiante de posgrado que presenta los últimos hallazgos en la reunión. Tanto Weidner como Rasmussen están en la Universidad de Aarhus en Dinamarca.

Trabajando con pieles recién mudadas, Rasmussen comparó la química de la superficie del suelo, serpientes de árboles y arena. Usó espectroscopía láser y una técnica de microscopía electrónica que sondea la química de la superficie eliminando electrones con rayos X. El proyecto fue una colaboración con Joe Baio, Doctor., en la Universidad Estatal de Oregon; Stanislav Gorb, Doctor., en la Universidad de Kiel e investigadores del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología de EE. UU.

Rasmussen descubrió que la serpiente arbórea tiene una capa de moléculas de lípidos ordenadas en su vientre, al igual que la serpiente de tierra. Pero la serpiente de arena que se zambulle en la arena, tiene una capa de lípidos ordenada tanto en su parte delantera como trasera. "Desde el punto de vista de una serpiente, que tiene sentido, ", dice." Le gustaría tener esta reducción de la fricción y resistencia al desgaste en ambos lados si está rodeado por su entorno en lugar de solo moverse a través de él ". los investigadores quieren averiguar de dónde provienen los lípidos y observar las variaciones en otras especies de serpientes, incluidos los que viven en el agua. También les gustaría identificar los lípidos, aunque Weidner sospecha que la composición química de la capa lipídica es menos importante que la organización y densidad de las moléculas lipídicas que contiene.

El trabajo podría tener amplias aplicaciones. "La locomoción deslizante de una serpiente requiere un contacto constante con la superficie que atraviesa, que plantea estrictos requisitos de fricción, desgaste y estabilidad mecánica, ", Dice Rasmussen. Aprender cómo las serpientes mantienen la integridad de su piel cuando se encuentran con rocas afiladas, La arena caliente y otros desafíos podrían ayudar en el diseño de materiales más duraderos.

Además, los investigadores dicen, Varios grupos están desarrollando robots que imitan la locomoción deslizándose o moviéndose lateralmente de una serpiente y, a diferencia de los robots con ruedas, pueden, por lo tanto, sortear terrenos difíciles como empinados, pendientes arenosas. Estos grupos han comenzado recientemente a tener en cuenta la microestructura de las escamas de serpiente, Rasmussen señala, pero la química de la superficie de las escalas también es fundamental para su desempeño. Unir estos campos podría algún día dar lugar a robots con forma de serpiente capaces de ayudar en las operaciones de rescate o de liberar un rover de Marte atrapado en la arena. ella dice.