Los tiburones tienen piel blindada: la ciencia revela por qué es casi imposible dañarlos y cómo se puede aprovechar
Sin fracturas - Gracias a este estudio, se abre la puerta a nuevos materiales sintéticos capaces de imitar la resistencia natural del cartílago, con aplicaciones potenciales en medicina, defensa e ingeniería industrial
Adiós al mito del tiburón asesino: un estudio apunta a que muchas de las mordeduras son por autodefensa
La columna vertebral del tiburón absorbe impactos como si estuviera diseñada por un ingeniero. Cada vértebra actúa como un resorte natural que se comprime y recupera forma sin perder eficacia. A escala microscópica, esa capacidad no depende de huesos macizos, sino de una estructura cartilaginosa optimizada durante millones de años. Ese diseño, más flexible que rígido, lleva siglos funcionando sin cambios drásticos. Y ahora se ha logrado observarlo en detalle con una precisión sin precedentes.
La investigación ha sido realizada por un grupo de científicos de la Universidad Atlántica de Florida, en colaboración con el acelerador de electrones DESY y el Servicio Nacional de Pesca Marina de Estados Unidos.
El cartílago combina zonas rígidas y flexibles con una disposición que recuerda a piezas técnicas
El equipo ha empleado tomografías de rayos X asistidas por sincrotrón para analizar con exactitud la estructura interna de vértebras del tiburón de puntas negras, una especie que alcanza velocidades de hasta 32 kilómetros por hora. Las imágenes obtenidas a escala nanométrica han revelado detalles nunca antes observados en este tipo de cartílago mineralizado.
El cartílago del tiburón, a diferencia del de otros animales, contiene zonas bien diferenciadas que combinan colágeno y cristales de bioapatita, el mismo compuesto presente en los huesos humanos.
Los investigadores han identificado dos regiones: el corpus calcareum, con forma de doble cono hipermineralizado, y el intermediale, donde bloques de cartílago reforzado se alternan con zonas sin mineralizar. La disposición tridimensional de estas regiones recuerda a estructuras diseñadas para resistir presión sin romperse.
Durante las pruebas mecánicas, se aplicó presión a fragmentos vertebrales para evaluar su resistencia. En un primer ensayo, la deformación registrada fue mínima, inferior a una micra. Solo en una segunda prueba aparecieron fisuras, pero estas quedaron limitadas a zonas concretas. Esa respuesta confirma que el cartílago funciona como un amortiguador eficiente, capaz de distribuir la tensión sin perder integridad.
El diseño helicoidal de las fibras evita fracturas y distribuye el esfuerzo
Las fibras de colágeno que forman parte del cartílago presentan una configuración helicoidal. Según las observaciones realizadas mediante microscopía electrónica, esa disposición en espiral permite distribuir las cargas mecánicas y limita la propagación de fracturas. Además, el interior del corpus calcareum muestra planos curvos interconectados que actúan como barreras estructurales ante cualquier intento de rotura.
Vivian Merk, autora principal del estudio, destaca que la resistencia del cartílago se debe a la estructura interna de las espinas, y precisa que “sus espinas reforzadas con minerales funcionan como resortes, flexionándose y almacenando energía mientras nadan”.
En paralelo, la investigadora Marianne Porter, también integrante del equipo, subraya que “después de cientos de millones de años de evolución, ahora finalmente podemos ver cómo funciona el cartílago de tiburón a escala nanométrica y aprender de ellos”.
El equipo ha destacado que, en el intermediale, las fibras colágenas rodean pequeñas cavidades con un patrón envolvente. Esa configuración, según los investigadores, permite soportar las tensiones generadas por el movimiento constante sin que se produzca una rotura.
Al mismo tiempo, los cristales de bioapatita adoptan una orientación preferente en dirección opuesta a las tensiones predominantes, lo que refuerza aún más la estructura general.
Lo que hemos aprendido del tiburón podría cambiar cómo se diseñan materiales
Gracias a este descubrimiento, se abre la posibilidad de trasladar el conocimiento adquirido a otros campos. Las aplicaciones futuras podrían ir desde la fabricación de implantes médicos más resistentes hasta el diseño de materiales industriales con mayor tolerancia al impacto.
La Fundación Nacional de Ciencias y el Departamento de Defensa de Estados Unidos han respaldado este proyecto, que reúne a biólogos, ingenieros y químicos con el objetivo de aplicar soluciones inspiradas en la evolución biológica.
Con esta investigación, los científicos han conseguido algo que llevaba tiempo pendiente: descifrar a escala microscópica cómo se comporta el cartílago del tiburón bajo presión. Lo que parecía una estructura simple, basada solo en la flexibilidad, es en realidad una arquitectura sofisticada diseñada para resistir.