Sulle tracce della melma
Questa scoperta potrebbe favorire lo sviluppo di adesivi ecocompatibili, rivestimenti funzionali e materiali medici
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Le lumache sono in grado di modificare la composizione chimica del proprio muco per renderlo liquido, solido o appiccicoso a seconda delle necessità. Le lumache sono particolarmente attive dopo un acquazzone. Anche nel campus Max Planck di Potsdam-Golm, le lumache comuni a bande (Cepaea nemoralis) lasciano dietro di sé le loro scie luccicanti di muco. I ricercatori del dipartimento «Biomateriali» hanno individuato in questa bava un materiale naturale promettente. Questo perché la lumaca non produce un solo tipo di bava, ma è in grado di variarne le proprietà a seconda delle necessità, rendendola liquida, solida, appiccicosa o scivolosa.
In collaborazione con l’Istituto Max Planck di Biochimica, il muco delle lumache è così diventato oggetto di un’analisi nel campo della scienza dei materiali: in che modo la lumaca riesce a produrre proprietà dei materiali completamente diverse utilizzando gli stessi elementi costitutivi di base? I ricercatori forniscono la risposta in uno studio ora pubblicato sulla rivista *Science*. In esso dimostrano per la prima volta in dettaglio le “ricette” biochimiche che la lumaca fasciata utilizza per adattare il proprio muco in modo specifico alle diverse funzioni.
«A prima vista il muco della lumaca può sembrare insignificante, ma è un materiale incredibilmente versatile», afferma la dott.ssa Franziska Jehle, autrice corrispondente dello studio. «Il fatto che la lumaca possa modificare in modo specifico le proprietà del proprio muco utilizzando gli stessi elementi costitutivi di base è ciò che lo rende così affascinante per la ricerca».
Gli elementi costitutivi del muco della lumaca
Per comprendere come la natura produca questa varietà di materiali, i ricercatori hanno analizzato cinque diversi tipi di muco. Hanno esaminato il muco che consente la locomozione, agisce come un potente adesivo sulle superfici, protegge l’animale dalla disidratazione, sigilla il guscio durante periodi prolungati di riposo e funge da meccanismo di difesa.
Hanno scoperto che la lumaca utilizza costantemente gli stessi componenti per i diversi tipi di muco, mescolandoli in proporzioni variabili. Gli elementi costitutivi chimici sono le proteine – principalmente il collagene – e il calcio.
I ricercatori sono rimasti sorpresi nell’identificare il collagene VI come componente chiave del muco. Questo perché la proteina è nota soprattutto per il suo ruolo strutturale nella pelle, nelle ossa e nelle articolazioni umane. Insieme al carbonato di calcio disordinato – che la lumaca immagazzina nel proprio tessuto ghiandolare e rilascia insieme al muco secondo necessità – la proporzione di collagene VI gioca un ruolo decisivo nel controllo delle proprietà dei vari tipi di muco. A quanto pare, la lumaca utilizza la quantità totale di proteine e la proporzione di collagene VI per modificare la densità della rete proteica presente nel muco. Ciò ha un effetto diretto sulle proprietà meccaniche: più densa è la rete proteica, più resistente è il muco. Il calcio, nella sua forma ionica, serve sia a reticolare il muco sia, sotto forma di calcite, a rinforzare il materiale.
Imparare dalla natura
«I risultati di questo studio vanno ben oltre la biologia della lumaca», afferma il prof. Peter Fratzl, coautore dello studio e direttore presso l’Istituto Max Planck per i colloidi e le interfacce. «I materiali naturali svolgono un’enorme varietà di funzioni con pochi elementi costitutivi. Comprendere i principi alla base di questo fenomeno è di grande importanza per lo sviluppo di materiali sostenibili».
Seguendo il modello del muco di lumaca, ad esempio, potrebbe essere possibile produrre adesivi ecocompatibili, rivestimenti funzionali e materiali per applicazioni mediche.
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