La increíble saliva de la lengua de la rana

Dibujo20170205 Frog tongue projection Prey capture by Rana pipiens rsif royalsocietypublishing org 20160764

Las ranas tienen una lengua viscoelástica con una saliva adhesiva no newtoniana. Vídeos de alta velocidad muestran que la Rana pipiens captura a un grillo en 0,07 segundos (cinco veces más rápido que un parpadeo humano). Su lengua alcanza una aceleración de 120 m/s² (doce veces la aceleración de la gravedad). Para un insecto de 0,5 gramos de peso supone una fuerza de 5 g, más que suficiente para una adhesión firme y segura.

La saliva de la rana es un fluido no newtoniano cuya viscosidad depende de la velocidad. En reposo, la viscosidad es alta, luego tiene una alta adherencia. Pero a gran velocidad es muy baja, lo que facilita que fluya por todos los todos los huecos de la superficie de la presa tras el primer contacto. Luego, la viscosidad vuelve a crecer, con lo que el insecto queda perfectamente adherido cuando se retrae la lengua. Incluso el rápido movimiento de retorno no es suficiente para que el insecto se libere.

Con seguridad la saliva de la lengua de las ranas servirá para bioinspirar nuevos materiales adhesivos de acción ultrarrápida para la industria. El artículo es Alexis C. Noel, Hao-Yuan Guo, …, David L. Hu, “Frogs use a viscoelastic tongue and non-Newtonian saliva to catch prey,” Interface, Journal of the Royal Society, 14: 20160764 (01 Feb 2017), doi: 10.1098/rsif.2016.0764. Me he enterado gracias a Enrique Viguera, @EnriqueViguera, que me ha recomendado leer Pierre Barthélémy, “Les incroyables propriétés de la langue de grenouille,” Le Monde, Blogs, 05 Fév 2017.

Dibujo20170205 model Frog tongue mass spring damper system rsif royalsocietypublishing org 20160764

Para analizar los vídeos de alta velocidad se ha usado un modelo mecánico muy sencillo (dos masas, un muelle y un amortiguador). El coeficiente de amortiguamiento estimado para frecuencias por encima de 1 Hz es de c = 0,23 N.s/m. El epitelio de la lengua está cubierto de papilas filiformes con una altura de 0,23 mm y un diámetro de 0,16 mm. Estas papilas contienen las glándulas de mucosas que segregan la saliva, que recubre en forma de hidrogel la lengua hasta una altura promedio de 0,5 ± 0,2 mm. En lenguas cortadas y congeladas con nitrógeno líquido se han medido grosores de saliva entre 0,2 y 0,7 mm.

Dibujo20170205 young modulus frogs philogenetic tree rsif royalsocietypublishing org 20160764

En el régimen de elasticidad lineal la lengua se caracteriza por un módulo de Young de 4,5 ± 1,3 kPa, entre 1,2 ± 0,1 kPa para la rana Lithobates catebeianus y 8,8 ± 5,2 kPa para Lepidobatrachus laevis. Para Rana pipiens el valor es de 1,5 ± 0,8 kPa. Estos valores se deben comparar la lengua humana que tiene unos 15 kPa, unas diez veces más rígida que la de esta rana.

Dibujo20170205 frog saliva rheology experiment rsif royalsocietypublishing org 20160764

La reología de la saliva es todo un prodigio, pero no hay que olvidar que un elemento clave en la adhesión de los insectos es la elasticidad de la lengua. La mayoría de las cintas adhesivas de fabricación humana se basan en materiales rígidos. Para una rana, una lengua rígida reduciría el área de contacto con el insecto. Además, la elasticidad de la lengua disipa la energía durante el impacto y amortigua posibles impulsos que alejarían a la presa. Quizás el futuro de las cintas adhesivas ultrarrápidas sean materiales viscoelásticos bioinspirados en la lengua de las ranas.

En resumen, un artículo muy interesante que promete futuras aplicaciones bioinspiradas. En este blog le tengo especial cariño a los camaleones; ya he hablado en varias ocasiones de su lengua y de su saliva (“La saliva y el secreto de la lengua del camaleón,” LCMF, 27 Jun 2016). Pero las lenguas de las ranas son igual de asombrosas.


2 Comentarios

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danieldaniel

No es difícil imaginar que se puedan crear bacterias que produzcan esta saliva para aplicaciones industriales o médicas etc

DavidDavid

Puede que mi comentario sea ingenuo, pero, ¿por qué no es posible utilizarla directamente? Es verdad que el proceso no tiene la mejor escalabilidad (criar ranas para conseguir su saliva), pero dudo que haya muchas reacciones adversas.
Como decías en el post sobre la saliva del camaleón, ciertamente podría servir como adhesivo biológico-médico.

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