Il mito della seta dei ragni con poteri antimicrobici

La seta dei ragni: arma evolutiva vincente

Vivono nelle nostre case, sugli alberi, nei prati e persino nei deserti. Spesso ci spaventano con il loro aspetto calmo ma minaccioso. Però sono anche degli animali estremamente affascinanti che si sono perfettamente adattati a vivere in un vasto numero di ambienti diversi. Stiamo parlando dei ragni.
Il loro successo evolutivo è dovuto ad una serie di adattamenti comportamentali e fisiologici. In particolare, l’aver sviluppato la capacità di produrre seta ha conferito ai ragni un vantaggio enorme dal punto di vista della predazione e della riproduzione. Diversi studi asseriscono che fra le innumerevoli proprietà della seta dei ragni, ci sia anche quella di avere poteri antimicrobici. Alcuni ricercatori hanno però sfatato questo mito. Vediamo assieme come.

La seta usata come trappola: la ragnatela

Nell’addome del ragno ci sono delle specifiche ghiandole che producono la seta. Il ragno la usa principalmente per intrappolare le proprie prede (Fig. 1), tessendo la ragnatela. Infatti, delle 34 000 specie di ragni note, oltre la metà caccia le proprie prede servendosi di questa strategia. Sono state addirittura identificate oltre 130 trame differenti di ragnatele utilizzate dai ragni per guadagnarsi il pasto. Si è anche scoperto che il ragno è in grado di produrre diversi tipi di seta per comporre la struttura della ragnatela. Scopriamo come viene costruita questa trappola mortale.

Ragno con preda
Figura 1 – Aculepeira armida che ha appena catturato una cicala.

I diversi tipi di seta prodotta dai ragni

Il rago produce diversi tipi di seta grazie alla presenza di ghiandole specifiche (Fig. 2). I raggi della ragnatela sono formati da seta molto robusta, prodotta dalla ghiandola maggiore ampollare. Inoltre, questo tipo di seta è anche usata come fune di fuga dal ragno quando si sente minacciato. Non è capitato anche a voi di vedere un ragno scendere elegantemente dal nostro soffitto appeso ad un solo filo? Scommettiamo di sì.

Al contrario, le trame a spirale che osserviamo nella ragnatela sono prodotte nella ghiandola flagelliforme e sono fibre di seta molto elastiche. Queste fibre sono fondamentali per assorbire l’impatto di una preda in volo. L’elasticità e la capacità di resilienza delle fibre spiralate sono cruciali nel catturare la preda, che spesso è più grande del ragno stesso. In aggiunta, la ghiandola ampollare minore produce fibre a spirale aggiuntive che stabilizzano la struttura generale della ragnatela.

I punti di congiunzione fra le fibre di cattura a spirale e i raggi e, i punti di attacco della tela al substrato (alberi, muri, sottobosco), sono composti da seta cementificata prodotta dalla ghiandola piriforme. Le uova invece sono custodite dentro strati differenti di seta prodotti dalle ghiandole cilindriche e aciniformi.

L’ultima, ma non meno importante ghiandola, produce uno strato acquoso e appiccicoso che il ragno applica sulle trame della ragnatela una volta terminata. Quindi, non sono le fibre stesse ad essere appiccicose ma è il ragno ad applicare uno strato di “colla” liquido che impedisce alle prede di riuscire a fuggire, lasciandole intrappolate nelle maglie di seta.  

Vari tipi di seta dei ragni
Figura 2 – I diversi tipi di seta prodotti dalle ghiandole dei ragni per costruire la ragnatela [Da Römer L. & Scheibel T., 2008]

La seta dei ragni e l’uomo

La seta dei ragni ha da sempre incuriosito l’uomo. Ad oggi, sappiamo che gli aborigeni australiani usano la seta di un grande ragno tropicale come lenze da pesca. Il ragno viene utilizzato come esca attirando l’attenzione di piccoli pesci. Cercando di morderlo, i pesci rimangono intrappolati nella seta e catturati. I nativi della Nuova Guinea, invece, usano la seta dei ragni per costruire piccole reti da pesca, borse e copricapi.

Agli inizi del 1800, il naturalista francese René-Antoine Ferchault de Réaumur provò a utilizzare la seta dei ragni per produrre accessori d’abbigliamento per la donna come guanti e calze autoreggenti. Il tentativo però fallì miseramente in quanto sarebbe servito un numero enorme di ragni per tale scopo. Tra l’altro, la natura cannibalistica dei ragni non ha aiutato lo sventurato naturalista.
Un uso bellico della seta dei ragni risale al periodo della Seconda Guerra Mondiale dove venne impiegata nella costruzione di mirini per microscopi, pistole e altre armi. La fibra di seta ha infatti una struttura 40 volte più sottile di un capello umano ed è risultata perfetta per questo utilizzo.

Infine, gli antichi Greci, i Romani e i coloni americani usavano le ragnatele per curare le ferite e a scopo dermatologico. Questo particolare utilizzo ha spinto i ricercatori di tutto il mondo a verificare le possibili proprietà antimicrobiche della seta dei ragni.

La seta dei ragni ha poteri antimicrobici? Il mito sfatato

Un gruppo di ricercatori ha testato la possibile attività antimicrobica di diversi tipi di seta dei ragni attraverso precisi esperimenti. In primo luogo, gli scienziati hanno condotto un test per verificare se la seta potesse inibire la crescita di batteri in coltura su piastre agar. La seta è stata posta in contatto sia con batteri Gram-negativi (Escherichia coli e Pseudomonas putida) che con batteri Gram-positivi come Bacillus subtilis. La formazione di un alone di inibizione sulla piastra signficherebbe che la seta blocchi la crescita dei batteri. Questo però non è quello che i ricercatori hanno riscontrato. I batteri infatti sono cresciuti indisturbati dal contatto con la seta (Fig. 3A-D). Inoltre, gli esperimenti con microscopia a fluorescenza hanno dimostrato la presenza di batteri vivi sulla seta (Fig. 3E). I risultati ottenuti escludono quindi la presenza di attività antimicrobica nella seta dei ragni.

Infine, gli scienziati hanno replicato, dal punto di vista metodologico, gli studi dove si riportavano delle proprietà antimicrobiche della seta. Hanno così scoperto delle lacune nei protocolli degli esperimenti effettuati. Ad esempio, gli studi non tenevano conto della contaminazione batterica e della mancanza di controlli sull’effetto dei solventi utilizzati, portando così a risultati non attendibili. Gli esperimenti sono stati così confutati ed è stato sfatato il mito della funzione antibiotica della seta dei ragni.

Esperimenti per valutare le proprietà antimicrobiche della seta dei ragni
Figura 3 – Esempi di test per verificare l’attività antibiotica della seta del ragno vespa (in basso a destra) su differenti batteri (A, B, C, D). Nella figura E si osservano, tramite microscopia a fluorescenza, batteri vivi (in verde) sulla seta. [Da Fruergaard et al., 2021]

Conclusioni

Il nostro viaggio alla scoperta della seta dei ragni termina qui. Nonostante non abbia la capacità di inibire la crescita di batteri, la seta rimane di estremo interesse per gli scienziati di tutto il mondo. Infatti, c’è grande interesse nel tentare di replicare le sue proprietà chimico-fisiche. C’è da sottolineare che la seta dei ragni ha la resistenza dell’acciaio ma può anche fluttuare in presenza di una leggera brezza. Può allungarsi del 40% rispetto la sua lunghezza e riacquistare la lunghezza iniziale con grande resilienza. Inoltre, può sopportare le basse temperature senza essere danneggiata. Infine, la seta può passare da uno stato solubile all’interno delle ghiandole dell’addome del ragno a uno stato solido insolubile una volta emessa dal corpo. Sapendo però che i ragni producono la seta da 380 milioni di anni, replicare un materiale così unico rappresenta oggi una grande sfida per la scienza.

Fonti

  • Fruergaard S, Lund MB, Schramm A, Vosegaard T, Bilde T. The myth of antibiotic spider silk. iScience. 2021 Oct 5;24(10):103125. doi: 10.1016/j.isci.2021.103125. PMID: 34755083; PMCID: PMC8560547.
  • Lin Römer & Thomas Scheibel (2008) The elaborate structure of spider silk, Prion, 2:4, 154-161, DOI: 10.4161/pri.2.4.7490
  • Gerritsen VB. An airbus could tiptoe on spider silk. Protein Spotlight 2000; 24:1-2
  • Ricki Lewis, Unraveling the weave of spider silk: One of nature’s wondrous chemical structures is being dissected so that it can be used in human inventions, BioScience, Volume 46, Issue 9, October 1996, Pages 636–638, https://doi.org/10.2307/1312891

Fonti immagini

  • Immagine in evidenza: Di A7N8X – Opera propria, CC BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=35191118
  • Figura 1: Di Honza Beran – Opera propria, CC BY 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=3527622
  • Figura 2: Lin Römer & Thomas Scheibel (2008) The elaborate structure of spider silk, Prion, 2:4, 154-161, DOI: 10.4161/pri.2.4.7490
  • Figura 3: Fruergaard S, Lund MB, Schramm A, Vosegaard T, Bilde T. The myth of antibiotic spider silk. iScience. 2021 Oct 5;24(10):103125. doi: 10.1016/j.isci.2021.103125. PMID: 34755083; PMCID: PMC8560547.
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